samedi 20 février 2010

La place de l'imaginaire dans la science

Les grandes avancées scientifiques sont très souvent dues à des êtres ayant été capables d'aller chercher des idées complètement nouvelle dans leur imaginaire. Il est intéressant de constater que les théories physiques récentes bouleversent totalement notre vision du monde en apportant des concepts non intuitifs voire même contre intuitifs. Il est par exemple impossible de se représenter fidèlement les objets du monde quantique, l'image d'électrons sous forme de petites boules orbitant autour d'un noyau, lui-même en forme de boule est totalement fausse et trompeuse. Comment se représenter quelque chose qui n'a ni une forme, ni une localisation précise et alors même que le fait de l'observer avec précision n'a pas de sens puisque l'observation elle-même va modifier le comportement de la chose étudiée ?

Un autre exemple est la théorie de la relativité restreinte. Celle-ci repose sur 2 principes:

  • Le principe de relativité déjà énoncé par Galilée et qui stipule que les lois de la physique sont indépendantes du référentiel inertiel (c'est-à-dire qui n'est  soumis à aucune force). Par exemple la chute d'un corps est décrite par les mêmes équations, que l'on fasse l'expérience sur le bord d'une voie ferrée ou à l'intérieur d'un train animé d'une vitesse constante par rapport à un observateur resté sur le bord de la voie.
  • Le principe selon lequel la vitesse de la lumière est constante et indépendante du référentiel inertiel. Cela veut dire que si une source de lumière est attachée à un référentiel en mouvement par rapport à un l'observateur, celui-ci mesurera toujours une même vitesse de la lumière indépendamment de la vitesse de déplacement de la source.

    De là découle toute la théorie de la relativité restreinte, y compris la dilatation du temps, la contraction des longueurs et le fait qu'espace et temps sont indissociables.

    Il fallait tout de même un formidable culot pour ne pas jeter immédiatement à la poubelle une théorie qui remettait en cause le caractère absolu du temps.  Je me demande quel était l'état d'esprit d'Einstein lorsqu'il a réalisé les implications de sa théorie ? Par quel cheminement est-il passé, pour avoir l'intuition que la vitesse de la lumière dans le vide était une constante fondamentale ? Il est vrai qu'il disposait du résultat des expériences de Michelson et Morley qui démontraient la non existence d'un repère absolu dans l'espace, et des équations de Maxwell qui contiennent la notion d'onde électromagnétique se propageant à une vitesse finie. Mais tout de même... quelle vision ! Je pense que ce genre d'avancée est liée à une capacité hors du commun pour construire des représentations abstraites à partir d'un imaginaire fécond.

    Dirac, de son côté, était convaincu qu'une théorie devait être élégante. On lui prête d'avoir dit qu'un résultat était trop beau pour être faux et que le fait qu'une équation soit belle était plus important que sa capacité à reproduire une mesure.  D'ailleurs sa célèbre équation dont les solutions d'énergies négatives ont été associées à l'anti-électron (ou positon) est d'une très grande élégance, tant du point de vue de la physique qu'elle contient que de sa transcription mathématique.


    5 commentaires:

    1. J'ai un peu de mal a suivre cette note, mes connaissances en physiques sont loin d'etre suffisantes pour tout comprendre helas :-(

      Pour ma part, je dirai que les visionnaires ont des capacites differentes selon la discipline qu'ils etudient : je ne crois pas que ce soit les memes cheminements qui permettent d'elaborer une theorie en physique et une theorie en biologie. La physique a le grand avantage d'etre avant tout une vision de l'esrit qui est mise en equation. ces hypotheses sont ensuite testees experimentalement. Il ya bien sur le jeu des hypotheses en biologie mais pas toutes les equations et les maths qui vont derriere (pour l'instant)

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    2. En effet cette note est un peu ardue... En l'écrivant j'ai réalisé comme toi que la place de l'imaginaire est certainement très différente en physique et en biologie. La biologie est avant tout une science descriptive et la biologie théorique n'en est qu'à ses balbutiements, mais cela changera.

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    3. Ca peut poser de grosses questions et revolutionner des facons de penser de dire que la biologie peut etre expliquée par des equations. C'est une idée que j'aime mais qui n'est pas prete d'etre acceptée par le monde. Pour s'en convaincre, il n'y a qu'à regarder ce qu'il se passe avec les théories de l'evolution... Nous (= humains) ne voulaons accepter ce que nous sommes, une créature différente des autres. Oui, nous sommes différents des autres mais autant qu'un escargot l'est d'un poisson.

      Mettre des maths sur de la biologie ne me convient pas tel que cela est fait actuellement, je ne crois pas que les puces a ADN, les protéomes différentiels puissent apporter grand chose, je crois plutot qu'il faudrait essayer de modéliser comment mettre de l'ordre dans un grand bordel, comment est ce que le chaos peut s'organiser pour controler une réaction chimique en fonction d'evenements exterieurs.

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    4. Les phénomènes biologiques doivent certainement pouvoir être modélisés dans le cadre d'une démarche théorique. Après tout, l'édifice biologique repose sur des molécules, des atomes et des ions en interaction. La force qui lie tout cela est l'électromagnétisme qui est bien connue par ailleurs.

      La difficulté comme tu le dis est de comprendre comment l'ordre apparait au milieu du chaos.

      Il est certainement illusoire d'imaginer modéliser le fonctionnement de l'ADN à partir des particules élémentaires, je peux par contre imaginer qu'une approche statistique puisse permettre, à terme, de mettre sur pied des théories biologiques, un peu comme la physique statistique a été l'outil décisif pour modéliser la matière condensée.

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    5. L'épopée de l'être terrestre recèle 3 mille
      brouillons, soit dix mille études, sur une
      seule feuille de papier. De premier abord,
      il s'agit d'un voyage, calme et silencieux,
      aux mers du musical colosse de Rhodes.
      Le récit se termine au théâtral labyrinthe
      de l'avenir : vertige des abîmes qui force
      l'esprit à voleter le réel autonome inédit.

      http://cocarix1.blogspot.com/

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