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Les quanta et l’individu1

Jacques Spitz
p. 65-70

Texte intégral

  • 1 Cet article a été publié la première fois dans La Nouvelle Revue Française, n° 303 du 1er décembre (...)

1Alors que naguère on supposait que les échanges d’énergie se faisaient de façon continue, la théorie physique récente, connue sous le nom de théorie quantique, admet que ces échanges sont discontinus et s’opèrent par multiples entiers d’une certaine quantité d’énergie, dite quantum d’action, dont l’indivisibilité est l’axiome fondamental de la théorie. Il n’est pas indispensable d’être familier avec la physique mathématique pour comprendre les remarquables conséquences qui découlent logiquement d’un pareil axiome.

2L’observation d’un phénomène requiert obligatoirement un échange d’énergie entre le phénomène à observer et l’instrument d’observation. Cet échange ne pouvant plus être considéré comme infiniment petit ou nul, puisque tout échange s’opère par quanta, il en résulte que l’observation, soustrayant ou ajoutant des quanta au phénomène observé, se trouvera perturber ce phénomène. Cette perturbation, négligeable à l’échelle des observations ordinaires, intervient de façon notable quand on descend vers l’échelle infinitésimale où l’énergie du phénomène à observer est de l’ordre du quantum d’action. Il ne devient alors plus possible d’observer, et par suite de connaître, simultanément les éléments qui détermineraient l’état complet d’un système à observer, par exemple de connaître simultanément la position et la vitesse d’un électron. Toute observation destinée à faire connaître la vitesse perturbera la position de l’électron, et réciproquement. Généralisée, cette conséquence porte le nom de principe d’indétermination ou d’incertitude.

3C’est en effet le déterminisme des phénomènes qui se trouve ainsi mis en cause. Pour que le déterminisme soit autre chose qu’une croyance, il faut qu’il puisse se formuler, c’està-dire qu’on puisse décrire des phénomènes causes et des phénomènes effets, liés par une causalité parfaitement objective. Mais la description des phénomènes nécessite au préalable leur observation. Or, si l’on observe le phénomène cause, on le perturbe, et du même coup on modifie le phénomène effet qui serait intervenu en l’absence d’une observation. On a donc porté ainsi atteinte à la causalité objective entre phénomènes. L’alternative est la suivante : ou bien l’on n’observe pas, laissant jouer la causalité objective, mais alors on ne peut décrire les phénomènes, partant formuler le déterminisme ; ou bien l’on observe, mais cette observation se fait aux dépens de la connexion causale entre les phénomènes, et porte atteinte au déterminisme. On condense ces résultats en disant qu’il y a entre la description spatio-temporelle des phénomènes et la causalité, une incompatibilité qui rend impossible la formulation du déterminisme.

4Il importe ici de rappeler que le progrès humain a dépendu d’une reconnaissance toujours plus exacte du déterminisme des phénomènes. Grâce à cette reconnaissance, le départ ayant été fait entre le monde objectif des phénomènes naturels et les illusions subjectives, l’humanité a pu passer de la croyance primitive en la magie, ou pouvoir subjectif, à la connaissance des forces objectives de la Nature et à leur utilisation. Le déterminisme qui est mis en cause par la théorie quantique n’est pas celui qui intervient à l’échelle normale de nos observations sensibles. En effet, à cette échelle, les quantités d’énergie mises en jeu sont infiniment grandes par rapport au quantum d’action, et l’indétermination quantique ne saurait se manifester. Mais ce déterminisme des phénomènes que nous constatons à notre échelle sensible ordinaire n’est, selon la théorie quantique, qu’un déterminisme statistique résultant de l’appréhension globale et grossière que nous faisons d’une multitude de phénomènes infimes qui, pris individuellement, seraient imprévisibles. Cette distinction, – cette addition du mot statistique, – sans conséquence quant à notre comportement ordinaire dans le monde sensible qui continue à nous sembler régi par le déterminisme, est de grande importance du point de vue philosophique. En effet, si le déterminisme n’est que statistique, il n’est alors plus possible de lui conférer la portée d’une définition du réel, ainsi que le faisait jusqu’à présent la philosophie rationaliste.

5On sait que la raison est incapable de prouver par des arguments spéculatifs la réalité du monde extérieur. Mais, pour le rationalisme, l’équivalent de cette réalité réside dans la régularité de l’enchaînement causal des phénomènes, dans ce « songe bien lié » auquel est invité le spectateur du monde extérieur, songe qui, par sa permanence et son ordonnance régulière, se distingue des songes fantaisistes de l’imagination subjective. Le déterminisme est ainsi le reflet dans l’esprit humain de la réalité, en même temps qu’il dénonce derrière cette réalité la présence d’une Raison.

« Un songe bien lié » par Pierre Laszlo

Le « songe bien lié » fait allusion tant à Descartes (Discours de la méthode et Méditations métaphysiques) qu’à Leibniz (Monadologie, Lettres à Foucher). Là où Descartes mentionne un songe bien lié, Leibniz – qui écrivit son ouvrage en français – use de l’expression « songes bien réglés ».

La discussion par Spitz de l’individualité des particules élémentaires vient sans doute de la conférence que Niels Bohr fit à Côme, en 1927, ainsi que des réflexions de Schrödinger à ce sujet. Elle reflète aussi celles de Leibniz sur l’identité des indiscernables. Comme l’exprime Peter Pesic dans Seeing Double : Shared Identities in Physics, Philosophy, and Literature (2003), Leibniz tenait que si Ike et Mike sont des individus différents, on doit pouvoir les distinguer. Par contre, pour Hermann Weyl, si Ike et Mike sont indistinguables, c’est qu’ils sont identiques (Theory of Groups and Quantum Mechanics, 1931).

Le texte de Spitz reflète son intérêt passionné pour la philosophie. Il plaçait très haut Kant, pour la Critique de la raison pure, en particulier.

6On pourrait dire encore que le rationalisme suppose d’une part un univers objectif régi par le déterminisme, d’autre part, un sujet connaissant, spectateur fait de raison pure. Les déductions logiques de cet esprit, pur spectateur, se trouvant en harmonie avec la régularité déterministe dont témoignent les phénomènes, il devient possible à ce sujet spectateur de distinguer sous la diversité des apparences sensibles les lois d’une Raison, architecte de l’univers, et terme commun par lequel s’expliquerait l’accord du sujet et de l’objet. Poussée à son dernier terme, l’interprétation rationaliste voudrait qu’une formule ultime expliquât le monde, lequel serait ainsi entièrement perméable à la connaissance spéculative.

7La situation change lorsque, avec la théorie quantique, on reconnaît que le déterminisme n’a plus qu’une portée statistique, tandis qu’une indétermination fondamentale, liée à la connaissance, se découvre si l’on pousse assez loin l’étude des phénomènes. Alors, la réalité n’a plus tant son reflet dans le déterminisme statistique, constaté à l’échelle sensible, que dans l’indétermination même qui se rencontre quand on veut se représenter assez finement les phénomènes. Le réel, vers lequel, quoi qu’il en prétende, se penche le physicien, se révèle en effet comme indéterminé par l’effet même de l’observation, par l’effort de la connaissance qui se trouve le perturber. En d’autres termes, le sujet connaissant du rationalisme, ce sujet pur spectateur qui pourrait méditer en dehors du monde, se trouve ramené par la théorie quantique dans le monde qu’il observe et dont il fait partie, sa connaissance se trouvant être inséparable de son action sur ce monde. Alors donc que le réel, pour le rationaliste, était ce qui est rationnel et soumis au déterminisme, pour le physicien des quanta, qui aboutit au principe d’indétermination, le réel se manifeste dans cette interaction de la connaissance qui doit observer et de l’univers à observer, dans cette impossibilité où l’on se trouve de distinguer absolument le sujet et l’objet ; résultat que l’on condense quelquefois dans cette phrase qu’il faut comprendre avec prudence : « Le réel quantique est irrationnel. » Ce qui veut dire que le réel ne saurait être entièrement accessible à la connaissance purement spéculative.

8Ce caractère irrationnel du réel se manifeste, entre autres, par l’impossibilité où l’on se trouve de donner une description univoque des phénomènes, et la nécessité de recourir à des doubles représentations pour les décrire. Ainsi, pour interpréter tant les phénomènes où intervient la lumière que ceux où intervient la matière, il faut faire appel à des représentations ondulatoires et des représentations corpusculaires. Matière, aussi bien que lumière, qui sont données comme étant à la fois ondes et corpuscules, deux images qui sont logiquement inconciliables ; – et conséquence qui est évidemment irrationnelle.

9C’est une des remarques judicieuses de Bohr, un des promoteurs de la théorie quantique, que le caractère irrationnel de la conclusion à laquelle on aboutit ainsi, est déjà implicitement contenu dans le postulat initial qui pose l’indivisibilité du quantum d’action. Il est irrationnel, en effet, qu’une quantité soit indivisible. Le quantum doit jouir d’une vertu particulière pour être indivisible. À quoi attribuer cette vertu ?

  • 2 « … Je m’aperçois qu’il est impossible de trouver les principes d’une véritable unité dans la matiè (...)

10Présentée de la sorte, la question rejoint le vieux problème de la divisibilité de la matière, agité de longue date par les philosophes et qui fait en particulier l’objet de la deuxième antinomie kantienne. Pour un exposé sommaire, il suffira de rappeler sur ce point la manière de voir de Leibniz quant à l’atome (car à l’époque, il n’était pas question d’électrons ni de quanta). La vertu qui faisait l’atome matériel indivisible paraissant inexplicable à Leibniz2, puisque la matière occupe de l’espace par définition divisible à l’infini, il avait été conduit à substituer à l’atome matériel une monade, sorte d’atome spirituel dans lequel l’appel fait à une notion extra-matérielle justifiait l’indivisibilité de l’atome. À ce sujet, il est encore intéressant de rappeler que c’est en faisant état du même critérium de divisibilité que Descartes distinguait entre les deux termes fondamentaux, et antagonistes, de la philosophie, nommés par lui « étendue » et « pensée », l’étendue étant divisible, la pensée ne l’étant point. Il n’avait donc pas échappé aux philosophes qu’une conception rationnelle de la matière exigeait sa divisibilité à l’infini, et qu’un facteur irrationnel devait être introduit quand on posait un élément non divisible.

11À son tour, Bohr, pour rendre compte des phénomènes sous-atomiques où interviennent matière et lumière, fait appel à la notion d’« individu ». Les « individus » physiques, dont le comportement engendrerait les phénomènes, apparaissent tantôt comme ondes tantôt comme corpuscules, partant ne sont pas susceptibles d’une représentation univoque, et cette ambiguïté rend compte de leur indétermination.

12La notion d’« individu », ainsi introduite, est en rapport logique avec l’indivisibilité posée dans l’axiome de base de la théorie quantique (car l’indivisibilité semble bien être l’attribut le plus important de l’« individu ») et elle offre de plus l’occasion d’un parallèle saisissant entre l’« individu » physique et l’« individu » conscient dont le comportement nécessite aussi une double représentation, par exemple physiologique et psychique, et chez lequel l’« indétermination » pourrait devenir ce qu’on appelle le libre-arbitre.

13Mais certains physiciens opposent à la conception de ces « individus » physiques le fait qu’ils ne seraient pas individualisables. Pour en discuter, il va falloir donner à cet exposé un tour plus particulier.

14Quand on veut interpréter le comportement global des corpuscules élémentaires, on imagine des méthodes statistiques de groupement, et les résultats théoriques auxquels on parvient peuvent être confrontés avec l’expérience. Ces statistiques sont différentes et conduisent à des résultats différents suivant que l’on suppose les corpuscules individualisables ou non, c’est-à-dire suivant que l’on écarte, ou que l’on admet, la possibilité d’interchanger deux corpuscules dans les rôles qu’on leur fait jouer. L’expérience confirme les résultats des statistiques où les corpuscules sont interchangeables, ce qui paraît établir qu’ils ne sont pas individualisables.

15L’objection semble forte contre l’hypothèse des « individus ». Mais la critique peut montrer que le fait d’être individualisable n’est pas un attribut essentiel de l’individu.

16Dire qu’un corpuscule est individualisable, c’est dire qu’il offre un caractère observable n’appartenant qu’à lui. Ce caractère qui peut être observé, peut par suite être décrit à l’aide de concepts qui, parce que concepts, offrent le caractère d’une rubrique générale. Ainsi des corpuscules vert, jaune, bleu etc. sont individualisables, et le caractère observable entre sous la rubrique conceptuelle générale : couleur. Mais, du fait que ce caractère relève d’une description possible par concepts, lesquels sont forcément généraux, il ne porte pas sur l’individualité essentielle du corpuscule. Le corpuscule bleu est individualisable par rapport aux corpuscules vert et jaune, à cause de sa couleur ; mais ce n’est point parce qu’il est bleu, qu’il est essentiellement un corpuscule individuel. Au contraire, ce n’est qu’autant on a dépouillé le corpuscule de ses caractères observables, qui ne sont jamais que des moyens d’appréciation comparatifs à l’intérieur d’une rubrique conceptuelle générale, que l’on trouvera, si le corpuscule existe encore, ce qui répond à l’essence de son individualité. En définitive, l’« individualité » ne dépend pas de la possibilité d’être individualisé. La proposition est évidente pour l’individu conscient dont l’individualité est non seulement indépendante de son aspect physique objectif (auquel ses semblables doivent généralement de pouvoir l’individualiser), lequel aspect est sujet à variations multiples ; mais encore est indépendante de la diversité de ses états psychiques subjectifs. Il en va de même pour l’« individu » physique que l’indétermination rend protéiforme et dont l’aspect dépend de l’expérience qu’on fera pour l’observer.

17On voit ainsi quelle sorte de synthèse apporte l’« individu » à partir des notions d’« indivisibilité » et d’« indétermination », et l’identité qu’il exprime en dépit d’avatars multiples, avatars d’où découle son indépendance à l’égard des possibilités d’observation.

18Cependant, si l’« individu » n’offre pas de caractère observable permettant de l’« individualiser », quel besoin a-t-on de recourir à la notion d’« individu » ? N’est-ce pas là aller à l’encontre de l’esprit de la théorie quantique qui ne veut tenir compte que des valeurs observables ?

19On peut montrer que le refus de reconnaître l’individualité du corpuscule, n’en rend pas moins nécessaire le recours à la notion d’« individu », à la différence près qu’on individualise alors l’espace de préférence au corpuscule.

20Quand on se trouve en présence de deux corpuscules A et B, si l’on en compte deux c’est que, par quelque moyen, on les distingue l’un de l’autre. On les distingue parce qu’ils n’occupent pas la même position dans l’espace.

21L’opération faite par l’esprit en présence de ces deux « individus » se laisse dès lors facilement interpréter : on distingue, d’une part, ce que les « individus » ont en commun, le fait d’être corpuscules, et l’on pose ces corpuscules comme identiques et interchangeables ; d’autre part, on sépare ce que les « individus » ont de distinct et on le définit par ce fait qu’ils n’occupent pas la même position dans l’espace, l’un est en A, l’autre en B. L’espace apparaît ainsi comme un artifice rationnel pour évaluer les différences essentielles. On pose un espace, identique en toutes ses parties, ce qui est l’artifice rationnel, et, par ailleurs, on estime qu’un point de l’espace est distinct d’un autre point de cet espace. Si, au lieu d’effectuer sur chaque « individu » la séparation arbitraire entre ce par quoi il serait semblable aux autres (corpuscules interchangeables) et ce par quoi il s’en distinguerait (position différente dans l’espace), on prend l’« individu » dans son intégrité, savoir non seulement en tant que corpuscule, mais encore,– ce n’est ici qu’un exemple – avec son histoire, c’est-à-dire les raisons pour lesquelles il est en A et non en B, on retrouve un caractère individuel lié à l’individu et non plus dépendant d’une propriété attribuée à l’espace. Car si deux corpuscules sont en des points A et B distincts, sans doute est-ce que l’individu physique A a des raisons d’être en A distinctes de celles qui ont amené en B l’individu B, et ces raisons semblent dépendre de lui bien plus que de l’espace.

22À quoi se ramènent alors les divergences entre les thèses adverses ? L’une tient à l’individualisation par l’espace, l’autre à l’individualité propriété de la matière. Si l’on admet la réalité de l’espace, ou, avec Kant, que l’espace est une forme d’intuition donnée a priori, on penchera pour la première thèse. Mais on préfèrera la seconde si l’on estime que l’espace n’est qu’une forme d’intuition résultant de notre expérience sensible, à l’échelle de nos observations ordinaires, et que, l’existence de la matière étant en quelque sorte antérieure à l’espace, là où il n’y aurait pas de matière, il n’y aurait point d’espace. La seconde manière de voir se présente, cette fois, en harmonie avec l’esprit de la théorie quantique qui ne veut tenir compte que des valeurs observables, car la matière s’observe et point l’espace. Quoi qu’il en soit, il convient de retenir que, dans les deux cas, on n’échappe pas à un recours plus ou moins direct à la notion d’« individu ».

23Pour la recherche pratique, l’utilité de pareilles considérations est nulle. Mais il n’est pas sans intérêt de voir la réflexion scientifique ramener l’attention sur des difficultés logiques et mettre en lumière les contradictions inhérentes à tout système spéculatif qui prétend embrasser complètement le réel. La méditation philosophique n’avait pas été jadis sans dénoncer ces faiblesses, mais on tendait à l’oublier depuis plus d’un siècle que, le romantisme ayant envahi la philosophie, l’histoire et l’imagination y ont pris la place autrefois dévolue à la déduction.

24À une époque où des difficultés d’un ordre très différent font que beaucoup d’esprits éprouvent le besoin de « remonter aux principes » et de renouer avec la spéculation métaphysique, par trop négligée pendant la formation scolaire, il arrive que certains croient trouver une réponse satisfaisante dans des systèmes rudimentaires dont les propositions de base se donnent comme évidentes et allant de soi. Il convient de rappeler que les affirmations les plus évidentes n’ont souvent à l’appui de leur évidence que leur caractère d’affirmation. En particulier, et tel est le point sur lequel on a voulu attirer ici l’attention, pour étayer toute affirmation d’existence, et pour l’interprétation même des phénomènes du monde extérieur, il faut plus ou moins ouvertement, faire appel à la notion d’« individu » si première et si obscure en la conscience humaine. Bien des conséquences pourraient en être tirées pour réhabiliter cette notion que des philosophies, trop confiantes dans les vues synthétiques de l’histoire, voudraient faire passer au second plan. En histoire comme en physique, ce qui se voit et prête à synthèse n’est qu’un reflet jouant sur la multitude et les grands nombres, alors que ce qui arrive réellement échappe aux prophéties et procède de l’« individu ».

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Notes

1 Cet article a été publié la première fois dans La Nouvelle Revue Française, n° 303 du 1er décembre 1938.

2 « … Je m’aperçois qu’il est impossible de trouver les principes d’une véritable unité dans la matière seule ou dans ce qui n’est que passif, puisque tout n’y est que collection ou amas de parties à l’infini. Or, la multitude ne pouvant avoir sa réalité que des unités véritables, qui viennent d’ailleurs, et sont tout autre chose que les points dont il est constant que le continu ne saurait être composé ; donc, pour trouver ces unités réelles, je fus contraint de recourir à un atome formel, puisqu’un être matériel ne saurait être en même temps matériel et parfaitement indivisible ou doté de véritable unité. » Leibniz, Système nouveau de la Nature.

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Pour citer cet article

Référence papier

Jacques Spitz, « Les quanta et l’individu », Bulletin de la Sabix, 61 | 2017, 65-70.

Référence électronique

Jacques Spitz, « Les quanta et l’individu », Bulletin de la Sabix [En ligne], 61 | 2017, mis en ligne le 26 juillet 2018, consulté le 14 novembre 2018. URL : http://journals.openedition.org/sabix/2087

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Auteur

Jacques Spitz

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