Phénoménologie de la physique contemporaine

Cet essai s’inscrit dans le sillage de travaux récents (Bitbol, 1996, 1998, 2000 ; Bailly et Longo, 2006) sur l’interprétation philosophique de la physique contemporaine et des théories actuelles de la conscience dans lesquelles la physique s’est impliquée (Penrose, 1989, 1994). Il entend seulement développer un point de vue phénoménologique plus systématique que celui qu’on trouve par ailleurs, avec bonheur, dans ces travaux.

Après une longue période d’ignorance et d’incompréhension réciproque, souvent de conflit, la phénoménologie et les sciences dites naturelles ont l’opportunité de se croiser à nouveau (après l’avoir fait au cours du dix-neuvième siècle), principalement grâce au mûrissement qui a été accompli des révolutions relativiste et quantique, puis de la révolution informatique (la machine de Turing), qui a permis de progresser dans la compréhension de la conscience comme phénomène naturel d’un type particulier. La conscience est littéralement ce croisement que la communauté scientifique et philosophique est en droit d’attendre aujourd’hui de ces progrès et de tout le travail de réflexion qui s’est accumulé depuis le débat entre Einstein et Bohr sur les notions de phénomène, de réalité, sur le rapport du sujet conscient à cette réalité, et le débats sur la mécanisation de l’esprit.

Ce croisement peut-être appréhendé en posant ces quatre questions successives :

1. Quels usages explicites et implicites la physique contemporaine (de la mécanique quantique à la cosmologie) fait-elle de la phénoménologie ? Quel sens donne-telle à des expressions comme « description phénoménologique », « modèle phénoménologique », « théorie phénoménologique », « observateur conscient » ?

2. Comment traduire et intégrer ces usages aux analyses des phénomènes physiques et liés à la conscience qui ont été menées par la tradition phénoménologique, principalement les courants issus de Husserl et de Stumpf, de telle manière que la physique puisse en tirer profit dans sa propre compréhension des phénomènes de l’échelle quantique à l’échelle cosmologique, incluant donc les phénomènes conscients ?

3. Peut-on, en particulier, concevoir une « phénoménologie vérifiable et unifiée » qui articule ces analyses de la tradition phénoménologique avec les recherches menées sur la conscience dans le champ de la philosophie de l’esprit et des neurosciences cognitives (comme l’hétérophénoménologie de Dennett, la neurophénoménologie de Varela ou encore la phénoménologie contrastive de Baars), et sur lesquelles s’appuie la physique pour proposer sa propre explication de la conscience ?

1.1.1 Résumé

La phénoménologie joue un rôle considérable en physique qui est sous-estimé ou le plus souvent ignoré par les philosophes et en particulier par l’école phénoménologique issue de Husserl. Il suffit pourtant de lire certains manuels ou parcourir les articles scientifiques et les sites où ils sont publiés (comme arXiv.org) pour s’en rendre compte. Apprécier ce rôle est par contre d’une extrême difficulté pour un non physicien qui ne maîtrise pas les différents formalismes présents dans les théories (le physicien en maîtrise au moins un !) qui ont recouvert la couche phénoménologique. Ce rôle devient crucial au moment des crises que la physique a connues au début du vingtième siècle (les révolutions relativiste et quantique, la rupture radicale des formalismes avec le langage de l’expérience ordinaire) et qu’elle vit au début de ce siècle (l’unification des particules et des forces, l’origine des valeurs des constantes de la nature, la matière et l’énergie noires, la rupture avec toute expérience possible et la crise du réductionnisme en général).

Ce texte constitue l’introduction programmatique d’une série d’essais qui tentent non seulement de l’apprécier d’un point de vue philosophique et de le rendre plus transparent aux yeux des physiciens, mais surtout de découvrir la structure de la phénoménologie de la physique contemporaine au sein d’une phénoménologie de la connaissance la plus générale. Ils tentent par conséquent également de combler l’écart qui s’est creusé entre la physique et la pensée philosophique, par une voie qui n’est pas celle de la philosophie des sciences plutôt normative, encore moins celle de la philosophie spéculative – la « pensée pure » rejetée par une majorité des théoriciens comme Steven Weinberg -, mais en partant de la pratique des physiciens et des acquis de la phénoménologie issue de la philosophie.

Ces essais ont pour inspiration non seulement la phénoménologie implicite et explicite des physiciens, et aussi ce que j’appelle leur phénoménologie subtile, mais toute une constellation de phénoménologies : la phénoménologie neutre de Carl Stumpf, la phénoménologie réductive-constitutive de Edmund Husserl et son héritage, la phénoménologie de la connaissance de Ernst Cassirer, la phénoménologie de pointe de Gaston Bachelard, la phénoménologie de l’inapparent attribuée à Heidegger, la phénoménologie intégrale de Paul Ricœur et des études plus récentes pour repenser une nouvelle fois le rapport entre la phénoménologie et les sciences dites de la nature comme la neurophénoménologie de Francisco Varela, l’hétérophénoménologie de Daniel Dennett ou encore celle de Jacques Bouveresse, inspirée par Stumpf, qu’il a illustrée en se penchant une nouvelle fois sur l’explication du phénomène de la couleur.

Non pas une phénoménologie érudite ou syncrétique, comme cette énumération peut le laisser penser, mais une phénoménologie qui se conjugue avec les sciences (qui épouse leurs formes tel un habit bien taillé) pour retrouver un horizon de sens commun mais mobile si on l’analyse plus finement. Aucun physicien ne se borne à faire des calculs, mêmes les plus pragmatiques d’entre eux comme le très provocateur Richard Feynman ; aucun n’ignore que le sens ne n’épuise pas dans les modèles. L’interprétation des théories en termes de modèles joue certes un rôle décisif dans la constitution du sens possible d’une théorie particulière mais la question du sens en général est prima facie conditionnée par l’arrière-plan symbolique, dont le langage théorique est une émanation, et on n’imagine pas qu’il en soit autrement. La dualité ou la complémentarité onde-corpuscule est sans doute l’exemple le plus spectaculaire d’une telle structure mobile.

Avant de développer cet exemple voici les traits structuraux les plus saillants de la phénoménologie de la physique contemporaine que je retiens à titre d’hypothèses :

1. Une phénoménologie totale de contact qui ne traite pas la sensibilité (et la cognition en général) comme des limitations irréductibles de la connaissance mais au contraire comme le milieu dans lequel le réel se phénoménalise et se donne à penser, parfois totalement se déclôt (j’emprunte ce terme à Heidegger). Cette phénoménologie débouche sur une nouvelle critique de la représentation, plus exactement une déconstruction du rôle que la pensée philosophique lui a fait jouer pour limiter les prétentions de la science. Elle accorde un intérêt tout particulier aux représentations impropres qu’on pourrait qualifier de proto-représentations, celles qui expriment d’autres rapports au monde que celui de la représentation explicite, détachée de sa source par l’écriture, comme les fameuses « images musculaires » d’Einstein (s’imaginant tomber en chute libre et décrivant la physique attachée à ce référentiel) ou les « préreprésentations » de Changeux (sortes d’ « hypothèses neuronales » soumises à la sélection). Elle réinterprète aussi le symbolisme mathématique comme la membrane qui, à la fois, nous sépare de la réalité et nous attache à elle.

2. Une phénoménologie physique qui se présente sans intentionnalité et sans sujet, du moins où l’intentionnalité n’est pas thématisée comme telle : phénoménologie de la lumière, du son, du choc, ou encore de l’objet, de l’espace, du temps et enfin du concept. Notons que la physique quantique n’a pas réhabilité le sujet, elle a cherché avant tout à le dissoudre dans le dispositif expérimental. Ce type de phénoménologie précède en droit la phénoménologie de la perception (visuelle, auditive, tactile, de la conscience de l’espace et du temps) la phénoménologie de la connaissance. C’est là un point critique déterminant et d’appui crucial.

3. Une phénoménologie différenciée selon les échelles d’observation : cosmologique, macroscopique, microscopique, quantique (à l’échelle de Planck) et selon les modes opératoires : expérimentation / préparation / création de phénomènes, ingénierie de systèmes quantiques macroscopiques comme les fontaines d’hélium, observations à l’échelle de l’Univers saisi comme un laboratoire, retour réflexif (les questions de type anthropique). Phénoménologie continue néanmoins car nous visons aussi la plus grande cohérence entre les modes rationnels de connaissance, c'est à dire un horizon de sens commun mais mobile.

4. Une phénoménologie dynamique opérant au moyen de perceptions créatives (des intuitions formelles, collectives), celles-ci ayant pu se développer parce que les physiciens posent des questions à la nature, qui est leur mode intentionnel caractéristique.

5. Une phénoménologie dont l’expression théorique caractéristique est le schématisme : un œil sur le formalisme, un œil sur le monde. Ce schématisme atteint son plus haut degré d’accomplissement dans l’écriture diagrammatique (Feynman, Penrose, Barbour). Il relie le niveau théorique purement formel et le niveau de l’expérience.

6. Une phénoménologie pauvre : Si la phénoménologie des physiciens est très riche au niveau expérimental, celle qu’ils conçoivent et imaginent du monde quantique l’est beaucoup moins : des systèmes dont toute l’information est contenue dans une fonction d’onde, des particules d’un même type absolument indiscernables. Et lorsque cette onde est stationnaire, un monde intemporel, figé et très peu diversifié ou alors agité de manière aléatoire (semblable à la surface agitée d’un liquide en ébullition, la fameuse « mousse quantique » imaginée par John Wheeler). La situation n’est pas meilleure à l’échelle cosmologique : un monde lui aussi représenté de manière exhaustive par une fonction d’onde. Ce trait, la pauvreté, est inattendu mais il est essentiel et complémentaire de la phénoménologie de contact. D’une part pour dépasser le préjugé selon laquelle la connaissance ne peut être qu’une représentation limitée de la réalité, préjugé issu de la phénoménologie du monde macroscopique fondée sur la richesse des apparences et la multiplicité des profils. Une phénoménologie riche implique une telle théorie de la connaissance. D’autre part pour tâcher de comprendre ce qui est le plus mystérieux dans l’expérience humaine : l’expérience de l’énergie et du temps. D’autre part pour décentrer la phénoménologie et pratiquer une forme de réduction phénoménologique inverse de celle qui est pratiquée habituellement : la réduction du sujet (de la réalité de la conscience humaine) plutôt que celle de la réalité du monde.

7. Et enfin une phénoménologie qui intègre la conscience. Nous sommes devant deux grandes interrogations. La première est classique mais elle a été renouvelée et approfondie par les inventeurs de la mécanique quantique : quel rôle joue la conscience dans la constitution des phénomènes ? La deuxième commence seulement à pouvoir être posée valablement. elle porte sur le ou les niveaux les plus pertinents d’une explication scientifique de la conscience Nous disposons désormais d’un ensemble d’analyses fines de la conscience provenant autant de la tradition phénoménologique que des sciences naturelles (Edelman, Crick, Baars, Penrose, Stapp, Carruthers, Varela, etc.) qui permettent d’envisager des complémentarités entre les niveaux physique, biologique et cognitif. La science actuelle de la conscience peut être définie comme une phénoménologie vérifiable (Baars, ITC, 12).

Pour que les questions historiques n’encombrent pas la matière phénoménologique proprement dite, devant l’ampleur de l’entreprise également, j’ai divisé cet essai en trois parties.

1. Une approche générale de la phénoménologie effective des physiciens, de l’image scientifique du monde qui est souvent opposée à l’image manifeste (celle du sens commun). Cette approche est centrée sur quelques concepts essentiels : l’intuition en physique, les référentiels, les horizons, les symétries. Des études sur la phénoménologie physique différenciée : phénoménologie de la lumière, à l’échelle de Planck, des « objets » de la physique (particules, ondes, champs, états, événements, processus, réseaux, représentations, points dans un espace de configuration, etc.). Ce tome aborde aussi les problèmes que posent les théories quantiques de la gravitation : les théories de/du tout, les univers multiples, le principe holographique.

2. Une approche plus philosophique sur les origines de la phénoménologie moderne (Stumpf, Husserl, Bouveresse), sur le rapport de la phénoménologie transcendantale aux sciences positives, sur les problèmes d’interprétation de la théorie de la relativité et de la mécanique quantique (le phénomène bohrien, le sujet et toutes ses transformations, la dualité et tous ses avatars). J’y traite les phénoménologies à caractère scientifique de Cassirer (son interprétation de la théorie de la relativité et sa phénoménologie de la connaissance qui s’en inspire), la phénoménologie de pointe de Bachelard et le point de vue de Bergson sur la théorie de la relativité. Je traite enfin le principe anthropique comme un principe de cohérence de la connaissance humaine et, comme conclusion, les thèmes des limites de la connaissance et du réalisme comme invariant critique.

3. Une approche « appliquée » ayant pour thème de la phénoménologie de l’espace-temps. Des études sur la question du temps et de l’espace dans la perspective particulière de la matière-espace-temps, sur les différentes notions de distance et de vitesse, de masse et d’énergie (masse-énergie), de durée et de simultanéité relative (Barbour) et son incidence sur le débat entre Einstein et Bergson. Dans ce tome également des propositions d'intégration des diagrammes d'espace-temps à la phénoménologie séparée du temps et de l’espace qui prévaut encore au sein de l’école phénoménologique et, en particulier dans l’analyse de la conscience comme phénomène spatio-temporel interne. Une telle phénoménologie nous déportera ainsi dans le champ des neurosciences cognitives et de la philosophie de l’esprit.

Pour le dire tout net, cet essai poursuit de part en part deux idées. Premièrement : l’idée d’un réalisme affranchi de toute mainmise de la part de la « pensée pure » héritée de Kant – la phénoménologie de contact est l’expression de cette opposition - mais guidé par la pratique des physiciens théoriciens eux-mêmes lorsqu’ils réfléchissent aux implications philosophiques de leur travail. Deuxièmement, la nécessité d’unifier le champ phénoménologique parce que je pense que c’est la condition de sa survie comme mode de questionnement.

Le lecteur ne trouvera pas, le plus souvent, des études abouties mais des ébauches ou des épures obtenues en parcourant l’immense littérature qui touche directement ou indirectement au sujet de cet essai. Ce type d’essai pose une question qui a parfois des accents dramatiques : est-il possible de développer une connaissance horizontale de la physique sans devoir posséder la connaissance verticale d’au moins deux ou trois parmi les courants traversés. Lee Smolin nous donne la réponse : nous devons développer ce type de connaissance si nous voulons débusquer la ou les suppositions erronées qui sont à l’origine des problèmes fondamentaux de la physique contemporaine. Une de ces suppositions fausses tient à la conception rigide que nous avons du temps depuis Descartes et Galilée. La philosophie est peut-être en train de retrouver droit de cité en physique, mais elle n’a plus la position dominante que lui avait attribuée Kant. Il revient aux philosophes de se plonger à leur tour dans au moins un des courants s’il veulent encore être lus par les physiciens[1].

Je n’ai pas la prétention d’apporter la solution mais celle de mettre ces épures et ces indices en séries pour apprécier les différenciations qu’elles subissent (parfois les différances) et entrevoir la direction à prendre, aussi pour convaincre et me convaincre de l’intérêt de construire une telle discipline transversale[2].

1.1.2 L’horizon de sens de toute phénoménologie

Toute phénoménologie est une structure de sens par contraste avec une théorie qui est d’abord une structure formelle, axiomatisée dans le meilleur des cas, que l’on soumet à des processus d’interprétation et de vérification. Pour découvrir une telle structure sémantique en physique, nous devons en quelque sorte l’habiller et, pour cela, sortir de la physique.

La dualité ou la complémentarité onde-corpuscule[3] est sans doute l’exemple le plus spectaculaire d’une telle structure pour une raison qui fait aussi partie de la structure, à savoir que plus elle est discutée dans ses multiples figures[4], contestée en tant que trait fondamental de la nature, ou suscite des sentiments comme l’ironie, plus elle s’imprime en tant que schème de compréhension qui déborde le cadre de la physique.

La dualité onde-corpuscule a été un des moteurs de la physique moderne mais Einstein la comparait à un « oreiller douillet » sur lequel on peut s’endormir sans se poser de questions sur la réalité quantique :

« La philosophie tranquillisante (ou devrais-je dire, la religion ?) de Heisenberg-Bohr est si délicatement combinée que, pour le moment, elle fournit au vrai croyant un oreiller douillet qu’il a du mal à quitter. » (Albert Einstein dans une lettre à Schrödinger en 1928, rapporté par Thibault Damour, Si Einstein m’était conté, 2005, p. 169)

David Bohm et David Peat[5] rapportent également ce propos d’Einstein pour regretter la « rupture de communication » qui s’est produite entre Einstein et Bohr au terme de leur long débat, et qui est devenue depuis l’atmosphère générale qui règne en physique : « Un physicien ne peut au mieux qu’affirmer et réaffirmer un point de vue particulier ». Aucun physicien n’ose plus retenir plusieurs points de vue différents de manière à les comprendre véritablement et engager ce que Bohm et Peat appellent une communication libre et créative[6].

Cette dualité est aujourd’hui souvent écartée purement et simplement. Pour Richard Feynman[7], les physiciens « tripotent des amplitudes de probabilités » depuis quatre-vingts ans et ils ne voient donc plus quelle peut être son utilité (l’interprétation probabiliste de Max Born date de 1926). La dualité est devenue archaïque (Michel Paty[8]), fausse (Jean-Louis Basdevant[9], Robert B. Laughlin[10]). Elle doit être renvoyée aux limbes de l’histoire (Jean-Marie Lévy-Leblond[11]).

Pourtant, la dualité est réapparue sous de nouvelles et nombreuses formes dans le domaine des théories quantiques de la gravitation et a ses nouveaux défenseurs comme Lee Smolin[12] ou Leonard Susskind[13], pourtant opposés sur bien d’autres points. Le premier envisage une dualité des cordes et des champs ou encore des champs et des lignes de force de ces champs. Le second un principe de complémentarité généralisé entre la théorie quantique et la théorie de la relativité, dominant le principe de relativité.

Et elle inspire encore des physiciens comme Weinberg qui voient dans la complémentarité un outil épistémologique permettant de comprendre notre rapport quasi obsessionnel à la vérité.

« In later years, Bohr emphasized the importance of complementarity for matters removed of physics. There is a story that Bohr was once asked in German what is the quality that is complementary to truth (Wahrheit). After some thought he answered clarity (Klarheit). Il have felt the force of this remark in writing the present chapter. » (Steven Weinberg, Dreams of a Final Theory : The Search for the Fundamental Laws of nature, Chapter 4 : Quantum Mechanics and its Discontents, Pantheon Books, 1993, p. 58)

En réalité, parallèlement à ces toutes ces déclarations, la dualité occupe l’espace de la discussion et maintient un mode descriptif phénoménologique lié à la perception macroscopique. Ainsi, pour Jean-Louis Basdevant (12 leçons, p. 39), il est utile pour justifier la fonction d’onde de la mécanique quantique de « la voir de près » comme une onde plane monochromatique conformément à la modélisation à l’échelle quantique et de la « voir de loin » comme une distribution ponctuelle, conformément à la modélisation à l’échelle macroscopique.

La dualité n’appartenait pas à l’horizon de sens d’une communauté avant la mécanique quantique, seulement les éléments qu’elle met en scène. Elle y était cependant contenue en tant que réserve, comme un usage nouveau, avec de nouvelles règles, de la métaphore encouragé par la langue : « Une particule est une onde ».

Le travail de la métaphore dont il s’agit ici amplifie celui qui est envisagé par les sémioticiens de réactualisation du code et de réorganisation des encyclopédies où l’on viole et respecte à la fois les règles habituelles de l’usage des termes[14]. Voici toute une série d’identités à partir de laquelle nous pouvons engager une analyse précise de l’usage de la métaphore en physique : l’électricité est le magnétisme (Maxwell), la masse est l’énergie (Einstein), le mouvement est le repos (Einstein, la relativité restreinte), la géométrie est la matière, la gravité est l’accélération (Einstein, la relativité générale), l’ordre est le chaos (la théorie du chaos). Je verrai comment ce travail métaphorique entraîne l’idée de perceptions créatrices. Indiquons seulement ici que tout le travail qui a été accompli au sein de la communauté scientifique et autour d’elle par les commentateurs les plus éclairés a pour effet de déplacer l’horizon de sens.

Ce mouvement n’est pas perceptible comme le sont les inscriptions de la dualité dans les textes, mais nous aurions tort de négliger ces effets qui relèvent de ce que Jacques Derrida appelle la différance. Ainsi, la dualité en tant que structure de sens est-elle un signe de reconnaissance et d’identité de la physique, qui habille les théories et les formalismes. Elle en est, en reprenant le langage de Deleuze, une répétition vêtue, subtile[15].

De manière générale, le sens d’une théorie physique ne peut pas être indépendant d’un arrière-plan symbolique à la différence de son contenu qui peut être indépendant ou non d’un arrière-plan spatio-temporel (dans un sens relationnel qui inclut la causalité). Le sens ne peut pas émerger purement de la théorie comme l’espace-temps émerge sans doute d’une structure plus profonde liée intrinsèquement à la distribution à grande échelle de la matière[16]. L’arrière-plan symbolique ou sémantique au sens large (des langues, des pratiques et des valeurs) indique, pour qui veut bien le voir, un monde en partage (partagé serait faire preuve de beaucoup d’optimisme), un horizon commun possible, à défaut d’un cadre théorique et conceptuel communs. Cet horizon peut aussi être compris comme un paysage dessiné par l’ensemble des phénoménologies et de leurs empiétements, comprenant ainsi des régions plus ou moins denses.

Aussi, certaines des phénoménologies d’origine philosophique apparaîtront quelque peu surannées devant les progrès accomplis par la recherche fondamentale, d’autres solides quant à leurs fondements et leurs méthodes et d’autres encore viendront apporter un soutien inattendu à la pratique théorique. Pour chacun des cas, je tâcherai d’indiquer, dans un geste positif ou négatif selon les cas, la manière dont elles éclairent les grands traits structurels que j’ai énoncés.

Une telle idée de la phénoménologie n’est pas vraiment neuve. Elle trouve son inspiration notamment dans « l’expérience intégrale »[17] de Paul Ricœur, la « conscience adulte » de Maurice Merleau-Ponty et, de manière générale, chez tous ceux qui visent la cohérence la plus grande possible de la connaissance humaine comme, en leur temps et au sein de la physique, les « pères fondateurs » de la mécanique quantique, les Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Pauli, tous ceux qui comme David Bohm ont résisté à l’instrumentalisme de la génération intermédiaire représentée par Richard Feynman, et plus récemment Roger Penrose, David Deutsch, Lee Smolin, Jacques Demaret et Dominique Lambert, etc.

Plus concrètement, elle vient aussi de la remise en cause de la notion d’observation en physique quantique qui a été remplacée par celle de participation. Cette notion est en réalité très complexe. Elle ne remplace pas l’observation, elle n’est pas qu’une solution au problème de la perturbation ou de la mesure du phénomène observé. Elle l’approfondit en la généralisant à tout le dispositif de connaissance. Ce qui est doit être observé, et ce n’est pas l’apanage de la physique quantique, c’est aussi le sujet, les catégories phénoménologiques qu’il utilise et la conscience qu’il a de ces catégories. La question de faire de la phénoménologie sans le savoir est une question qui s’épuise rapidement, mais s’interroger sur les « ressources d’attitudes »[18] qu’elle génère peut modifier la perception que les physiciens ont de la phénoménologie. Natalie Depraz reconnaît que cette notion de « ressources d’attitudes » est difficile à cerner. Ce que nous cherchons par là c’est créer des appels d’air au sein de d’une discipline, qui soient ressentis par les physiciens eux-mêmes, et non faire une critique de type épistémologique dont ils se méfient. La même question s’applique à la pratique en physique de la réduction phénoménologique, la mise entre parenthèses (l’épokhè). Si nous la réduisons à une pratique descriptive extérieure, nous n’irons pas très loin, mais si nous nous penchons sur les pratiques réductives des physiciens, leur intentionnalité propre, si nous suivons les méandres et les bifurcations de leur pensée qu’ils provoquent par telle ou telle mise en parenthèses, alors nous pouvons espérer déclencher un processus, une évolution qui nourrisse les uns et les autres, un rapport de « co-générativité » selon Natalie Depraz, ici entre la physique et la phénoménologie. Nous verrons cependant que ce rapport proposé par n’est pas encore suffisant.

1.1.3 Pourquoi une phénoménologie de la physique aujourd’hui ?

Pourquoi développer une phénoménologie de la physique aujourd’hui alors que l’histoire montre que la phénoménologie institutionnelle, celle qu’on enseigne dans les facultés de philosophie, s’est éloignée de manière de plus en plus radicale d’une science de plus en formelle ?

D’une part, parce que la physique au vingtième et unième siècle semble comprendre à nouveau l’intérêt et les mérites théoriques de développer un point de vue phénoménologique fort parallèlement au point de vue formel. D’autre part parce que c’est seulement de ce point de vue phénoménologique que physiciens et non physiciens peuvent tenir un langage commun et se poser les bonnes vieilles questions : qu’est-ce que le temps, l’espace, le mouvement ?

On a pu dire que le « moment 1900 »[19] qui voit la naissance de la physique quantique à la suite de « l’acte de désespoir »[20] de Max Planck introduisant des « éléments d’énergie » pour expliquer les discontinuités dans le phénomène du rayonnement dans un corps noir, est aussi celui de la « perte de sens ». C’est le moment où la science perd le contact avec l’expérience immédiate et devient de manière prépondérante « science écrite », selon l’expression commune de Gaston Bachelard, Jocelyn Benoist et Frédéric Worms[21].

La réponse tient dans le fait que la physique a encore franchi une étape supplémentaire dans le dernier tiers du vingtième siècle en développant de nouveaux formalismes, comme la théorie des cordes, dont la motivation prioritaire a fini par être celle d’unifier les formalismes existants (la physique quantique, les théories du jauge du Modèle standard, la relativité générale), en l’absence de toute possibilité de vérification expérimentale.

Cette nouvelle crise des fondements de la physique vient après la crise de l’arrière-plan spatio-temporel (l’espace et le temps absolus de la physique newtonienne) provoquée par la théorie de la relativité restreinte puis générale et celle du déterminisme provoquée par l’interprétation probabiliste de la mécanique quantique. Elle est cependant en voie de résolution parce que certains physiciens ont pris la mesure de la crise actuelle, comme ceux de la génération d’Einstein et de Bohr avaient pris la mesure de la crise du déterminisme (en apportant des réponses différentes d’ailleurs). Et, de manière extraordinaire, ce sont des considérations phénoménologiques qui constituent une des clés de la résolution de la nouvelle crise.

Mais c’est une phénoménologie extrêmement subtile qui revient une nouvelle fois sur le « sens immédiat » qu’une théorie doit délivrer si elle veut être autre chose qu’un formalisme mathématique élégant et prétendre à l’unification[22]. Un exemple significatif est la limite de Bekenstein (Bekenstein Bound) selon laquelle l’entropie est proportionnelle à l’aire de l’horizon. C’est une évidence selon un certain « bon sens » : plus un voile est grand plus il nous dissimule de choses. Mais cette évidence en cache une autre qui est le sens particulier que l’entropie prend derrière l’horizon, inverse du sens qu’elle de l’autre côté comme mesure de l’information qu’il faudrait pour décrire complètement le mouvement des particules d’un gaz qui selon la description thermodynamique sont distribuées au hasard[23].

Lorsque des physiciens envisagent une « phénoménologie de l’espace-temps », une « phénoménologie de la gravité quantique » ou encore une « phénoménologie à l’échelle de Planck »[24] dans ce contexte de crise, c'est à dire tentent de d’élaborer des dispositifs expérimentaux permettant de tester des phénomènes à cette échelle, ils affichent la volonté d’un retour à un équilibre entre formalisation et vérification expérimentale. Ils signifient, en paraphrasant le slogan célèbre de Husserl, un nouveau « retour aux choses mêmes ».

Le retour aux choses, c’est dans l’esprit du père de la phénoménologie transcendantale, le retour au sens que les choses ont pour nous, en tant qu’objets pour la conscience, saisis dans leur immédiateté.

La position de Husserl a évolué sur le rôle du langage dans la construction de ce sens et par voie de conséquence sur l’idée que nous nous faisons de l’immédiateté. C’est aussi ce que revendique Lee Smolin, avec une sensibilité propre aux physiciens théoriciens, pour sortir de la crise. Les phénomènes relativistes et quantiques sont devenus somme toute familiers grâce à la télévision, le laser ou le GPS, mais la physique actuelle suscite l’inquiétude des physiciens eux-mêmes. Il n’y a jamais eu de consensus sur les fondements de la mécanique quantique. Les théories cosmologiques, bien qu’elles bénéficient aussi des progrès technologiques, n’ont pas (encore) les caractères qu’on attache nécessairement aux théories scientifiques comme la prédictibilité et la testabilité. La théorie des cordes ne reste attractive et ne nourrit les espoirs d’une unification totale des particules et des forces qu’en raison de sa rigueur mathématique qui va au delà de ce qui a été atteint avec le formalisme quantique. On la soupçonne d’être autoréférentielle et auto-immunisante. L’interprétation selon laquelle elle implique l’existence d’un multiunivers comprenant 10⁵⁰⁰ bulles inaccessibles rend notre rapport au monde bien différent du sentiment du sublime qui animait Kant en contemplant la voûte étoilée. Le besoin se fait à nouveau sentir, après la période instrumentaliste, d’une phénoménologie qui borde en quelque sorte les théories les plus spéculatives et, par contact, les maintient dans un horizon de sens.

Insérer cette phrase de Julian Barbour : « Lorsqu’elles sont débarrassées de tous les détails techniques, toutes les grandes idées en mathématiques et en physique sont dans leur essence très simples et intuitives. » (Barbour, The End of Time, p. 74)

Ajouter aussi une note sur un certain retour à une manière de faire la physique « old fashioned » :

Où on se pose à nouveau les vieilles grandes questions : qu’est-ce que le temps, l’espace, le mouvement ? quelle est la place de l’esprit humain dans le grand schème des choses (Wheeler, Davies, The Goldilocks Enigma, Penguin Books, 2006) et non pas de suivre tel parfum du moment (la théorie des cordes) qui pourrait ne laisser aucune trace.

1.1.4 Les sources de cet essai

Des cours de physique comme celui de Jean-Louis Basdevant et Jean Dalibard sur la mécanique quantique, plus anciens comme le célèbre cours de Berkeley, des cours sur la théorie de la relativité restreinte et générale comme ceux d’André Rougé et d’Yves De Rop qui montrent une sensibilité phénoménologique surprenante.

Le « manuel » de Basdevant et Dalibard est remarquable car il affiche d’emblée des préoccupations phénoménologiques en affirmant la nécessité de « façonner une intuition quantique » (p. 8), et philosophiques en reconnaissant le rôle des philosophes pour domestiquer la science nouvelle et échapper aux « traîtrises du langage » (p. 8)

Des articles disponibles sur Internet, comme Arxiv.org, dans les catégories « high energy physics » (hep), qui est divisée en deux branches appelées « theory » (hep-th) et « phenomenology » (hep-ph) et « general relativity-quantum cosmology » (gr-qc), en particulier ceux qui traitent de la théorie de la gravité quantique à boucles dans laquelle je m’investis davantage.

Les œuvres à caractère « philosophique » de savants-philosophes tels que Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Pauli, Bohm, Wheeler, celles plus récentes de d’Espagnat, de Zwirn ou de Bouveresse, qui raniment et entretiennent le débat philosophique, les audaces de Penrose ou Feynman virtuoses de l’écriture diagrammatique (l’héritière du schématisme), les commentaires sévères de Hawking ou Weinberg à l’égard de la pratique philosophique au vingtième siècle, plus favorables comme celui de Smolin, à la marge comme celui de Barbour, et beaucoup d’autres qui montrent à l’évidence que la science a su investir le champ abandonné par la majorité des philosophes.

Les interprétations de la physique contemporaine qui ont une dimension phénoménologique comme celles de Ernst Cassirer, Hermann Weyl, Gaston Bachelard, et même de Hermann Minkowski. Le premier a développé une phénoménologie de la connaissance dans sa Philosophie des formes symboliques, projet ambitieux dont un des ferments est justement la théorie de la relativité. Le second a intégré certains principes de la phénoménologie transcendantale dans une vision du monde fondée sur les symétries. Le troisième a proposé une « diphénoménologie » applicable aux phénomènes quantiques, tout en tâchant de garder de la phénoménologie sa « pureté husserlienne ». Quant à Minkowski, il a donné une interprétation géométrique de la théorie de la relativité restreinte qui s’inspire indirectement de considérations phénoménologiques aussi évidentes qu’oubliées : « Les objets de notre perception ne sont jamais que lieux et temps réunis ; il n’est jamais arrivé à personne de voir un lieu autrement qu’à un certain moment, d’observer un temps autrement qu’en un lieu »[25].

Parmi ces sources figurent également des recherches phénoménologiques interdisciplinaires très pointues comme celles de Francisco Varela, Luciano Boi, Giuseppe Longo, Michel Bitbol, Gilles Châtelet qui nous déportent aux frontières des sciences cognitives, ou des ouvrages à caractère historique comme ceux de Marie-Antoinette Tonnelat dont L’histoire du principe de relativité est un port salutaire pour le philosophe.

J’utilise bien entendu l’appareil critique interne de la phénoménologie, extrêmement dense mais souvent opaque pour un non initié. Je n’aborderai les courants phénoménologiques qui se sont développés après Husserl (Martin Heidegger, Maurice Merleau-Ponty, Emmanuel Levinas, Jean-Paul Sartre, Jean-Luc Marion, Michel Henry, etc.) qu’incidemment et dans la mesure où ceux-ci abordent la question du rapport de la phénoménologie à la physique, comme Heidegger, Merleau-Ponty ou Michel Henry, mettant en évidence la variété des attitudes qui peuvent être tenues à son égard. Un point particulier sera accordé à l’œuvre de Paul Ricœur qui a manifesté une ouverture aux sciences positives notamment en développant le concept d’expérience intégrale. Je me concentre sur les recherches plus récentes qui remontent aux origines de la phénoménologie dans la philosophie et la science allemande au dix-neuvième siècle (Fisette, Tiffeneau, Courtine, Benoist). Ces dernières relativisent l’importance de Husserl dans la constitution de la phénoménologie et, surtout, détendent l’opposition entre sciences naturelles et sciences de l’esprit entraînée par la focalisation de la phénoménologie de Husserl sur la fonction transcendantale.

J’utilise enfin, incidemment, cette philosophie parallèle et dérangeante, sous estimée, en marge du paysage philosophico-scientifique, celle de Deleuze et Derrida, qui montre que toute activité de connaissance n’est pas seulement perméable, ce dont chacun est bien conscient, mais soumise à une forme de différenciation moins visible, que Derrida appelle la « différance », Deleuze une « répétition vêtue » qui n’a en réalité rien de mystérieux mais dont je pense qu’elle est un des moteurs essentiels de la mobilité des savoirs. Un autre aspect de cette philosophie est la déconstruction des oppositions conceptuelles qui mettent en évidence une axiologie sous-jacente, comme l’opposition kantienne entre la chose en soi et le phénomène qui entrave aujourd’hui la recherche fondamentale plus qu’elle ne la servi dans le passé – c’était déjà le point de vue de Mach, c’est le point de vue de Weinberg et aussi le point de vue implicite de Husserl esquissé très partiellement dans le § 52 des Idées directrices 1) – ou encore celle de l’être et de l’étant de Heidegger, oppositions qui donnent au philosophe l’illusion qu’il a des privilèges sur le savant.

[1] Lee Smolin, The Trouble with Physics, The Rise of String Theory, the Fall of a Science and What Comes next, Houghton Mifflin Cie, 2006, p. 258 ; Lee Smolin, Three Roads to Quantum Gravity, Basic Books, 2001. Lee Smolin ajoute en effet que pour appartenir à la communauté des physiciens il faut posséder la maîtrise d’un sous-domaine au moins (TwP, 302). Lee Smolin est un spécialiste de deux des courants principaux du domaine de la gravité quantique : la théorie de la gravité quantique à boucles et la théorie des cordes. Les deux livres de Smolin permettent d’apprécier la difficulté de l’entreprise, qui est décuplée pour un philosophe, lorsque son auteur parcourt les autres courants : la thermodynamique des trous noirs, les triangulations dynamiques causales, la théorie de l’espace des twistor, la géométrie non commutative, la théorie de la relativité restreinte doublée (DSR). Smolin dénombre cinq problèmes majeurs de la physique théorique : 1. la gravité quantique (comment combiner la théorie de la relativité générale avec la mécanique quantique), 2. le problème fondationnel de la mécanique quantique, 3. l’unification des différentes particules et forces fondamentales, 4. la valeur des constantes fondamentales dans le modèle standard (comme la masse des particules), 5. la matière et l’énergie noires. Comparer avec Leonard Susskind qui fait de la constante cosmologique la mère de tous les problèmes en physique (Le paysage cosmique, Notre univers en cacherait-il des millions d’autres ? (The Cosmic Landscape, 2006), Robert Laffont, 2007). Pour l’histoire, les trois problèmes fondamentaux de la physique au début du vingtième siècle étaient : le rayonnement du corps noir, l’effet photoélectrique et la stabilité et la taille des atomes (Eyvind H. Wichmann, Berkeley, Cours de physique, tome 4. Physique quantique (1967), Dunod, 1998, p. 19)

[2] Roger Penrose et Richard Dawkins, pour leur talent à captiver les spécialistes comme les non spécialistes, sont deux références majeures. Julian Barbour leur rend un hommage appuyé dans The End of Time, p. 7.

[3] A l’origine de la dualité onde-corpuscule, il y a le principe de complémentarité énoncé par Niels Bohr en 1927 à la conférence de Côme. Ce principe stipule que la matière présente des aspects ondulatoires et corpusculaires complémentaires mais dont la mesure exige des dispositifs expérimentaux exclusifs. Selon le type d’expérience envisagé, nous devons choisir entre une des deux descriptions.

[4] En voici quelques unes qui seront étudiées dans ces essais : les mal nommées relations d’incertitudes entre variables conjuguées (position-vitesse, temps-énergie), la dualité entre les champ électrique et électromagnétique, la dualité en thermodynamique entre la température moyenne et l’énergie, les nouveles dualités dans le domaine de la gravité quantique : dualité topologique (T-duality) (TwP, 130), dualité forte S-duality (strong-weak), dualité entre les théories des cordes et les théories de jauge (Maldacena, in TwP, 141), la dualité en logique quantique entre affirmations disjonctives comme « la particule est passée par la fente A » ou « la particule est passée par la fente B », dualité en biologie entre l’organisme ou la conscience et leurs constituants liés causalement (Heisenberg, La partie et le tout), entre le libre arbitre et le réductionnisme.

[5] David Bohm, F. David Peat, La Conscience et l’Univers (Science, Order and Creativity), Alphée, 1990, p. 85-87. Bohm est l’auteur d’une interprétation causale de la mécanique quantique, fondée sur les concepts d’ « onde pilote » et d’ « information active », qui n’a pas suscité l’intérêt qu’elle méritait au sein de la communauté scientifique. L’idée de base due à Louis de Broglie est que la trajectoire d’une particule est pilotée par une onde (celle qui apparaît dans le formalisme de la fonction d’onde).

[6] Bohm a donné son nom à ce qui est connu comme le « dialogue bohmien » dont le ressort est d’explorer des idées sans un but précis, ce qui distingue ce type de dialogue d’une discussion ou d’un débat. Les participants « suspendent » leurs jugements, leurs sentiments, etc.

[7] Richard Feynman, Lumière et matière - Une étrange histoire (1985), Points sciences, 1987, p. 82.

[8] Michel Paty, L’espace physique vu du monde quantique : une approche épistémologique, in L’espace physique entre mathématiques et philosophie, coordonné par Marc Lachièze-Rey, Penser avec les sciences, EDP sciences, 2006, p. 41-79.

[9] Jean-Louis Basdevant, 12 leçons de mécanique quantique, Vuibert, 2006, p. 40.

[10] Robert B. Laughlin, A Different Universe, Reinventing Physics From the Bottom Down, Basic Books, 2005, p. 55.

[11] Jean-Marc Lévy-Leblond, Que veulent dire les inégalités de Heisenberg ?, in Les dossiers de la recherche, Le monde quantique, novembre 2007.

[12] Lee Smolin, Three Roads to Quantum Gravity, Basic Books, 2001, p. 115-117. Lee Smolin, The Trouble with Physics, The Rise of String Theory, the Fall of a Science and What Comes Next, Houghton Mifflin Cie, 2006, p. 249, 257.

[13] Leonard Susskind, Le paysage cosmique, Notre univers en caherait-il des millions d’autres ? (The cosmic Landscape, String Theory and the Illusion of Intelligent Design, 2006), Robert Laffont, 2007, p. 365.

[14] Jean-Marie Klinkenberg (Précis de sémiotique générale, De Boeck, 1996, p. 268-269. Voir ma thèse La médiation du contenu externe, chapitre La dimension sémiotique du contenu.

[15] Je discute ce concept sur un tout autre registre dans L’époque critique de l’écriture. En nous immergeant dans l’univers de sens de Gilles Deleuze (Différence et répétition, Logique du sens), on dira que le rôle décisif de la « répétition vêtue » est d’opérer une dramatisation de la différenciation (de l’onde et du corpuscule, etc.) pour ouvrir un champ critique intensif et y introduire un précurseur (celui qui initie et alimente la répétition de la complémentarité hors du domaine de la physique : en biologie et en logique, et qui assure en quelque sorte le déroulement de la série des complémentarités (le prototype du précurseur est le successeur qui dans la série des nombres naturels en assure développement sans faille) dans des domaines. La « force » du précurseur est de déclencher un processus de convergence entre des modes ou des niveaux de langage complémentaires et ainsi d’assurer la mobilité des connaissances et en retour l’alimentation du débat critique au sein de la physique. Cette présentation abrupte peut laisser penser qu’un tel registre est incompatible avec la recherche scientifique. C’est exact au niveau des pratiques mais discutable au niveau phénoménologique d’où nous regardons ces pratiques se déployer en séries, une d’entre elles étant les trois moments

[16] Lee Smolin, Three Roads to Quantum Gravity, Basic Books, 2001. La plupart des ouvrages populaires sur la théorie de la relativité générale mettent en évidence la géométrie de l’espace-temps. En réalité, pour Lee Smolin (3RQG, 59), c’est la structure causale qui constitue l’essence de la théorie : comment la structure causale des événements peut elle-même être influencée par ces événements. Les solutions des équations d’Einstein racontent en fait une histoire particulière et l’espace-temps peut être interprété comme étant structuré par les processus qui transmettent de l’information du passé au futur (3RQG, 102). Voir aussi Julian Barbour, The End of Time, The Next Revolution in Physics, Oxford University Press, 1999.

[17] Henri Bergson clôt La Pensée et le mouvant avec cette expression pour qualifier la métaphysique. Pour Bergson, la métaphysique a pour centre l’expérience de la durée. Bergson oppose le temps scientifique, variable abstraite dans une théorie à la durée vécue par la conscience. La science spatialise le temps (et en effet c’est bien le cas). Mais l’homme de science a besoin de poser ses problèmes dans le temps de sa conscience et, au moment où il les résout, c’est encore dans ce temps-là qui est pour Bergson celui de tout le monde.

[18] Je m’inspire ici de l’intervention de Natalie Depraz au colloque Usages et méthodes phénoménologiques en sciences humaines, tenu à Liège les 9 et 10 mai 2007, dont le sujet est L’unité de l’époché à l’épreuve de sa mise en pratique : anthropologie, psychiatrie et religion.

[19] Expression utilisée par ~~forgée par~~ Frédéric Worms dans : Entre critique et métaphysique : la science chez Bergson et Brunschvicg, in Les philosophes et la science, sous la direction de Pierre Wagner, Folio essais, 2002, P. 403-446 ; Einstein chez les philosophes, La réception philosophique de la relativité, Ecole normale supérieure et Université de Paris 4 Sorbonne, 9 et 10 novembre 2005.

[20] Tels sont aussi les premiers mots du livre de Jean-Louis Basdevant et Jean Dalibard, Mécanique quantique (p. 15) : « La naissance de la physique quantique s’est produite le 14 décembre 1900, lorsque Planck … ». Voir aussi Thibault Damour, Si Einstein m’était conté, Le Cherche Midi, 2005, p. 140-141, 145 ; Etienne Klein, Petit voyage dans le monde des quanta, Champs Flammarion, 2004, p. 173, 189 ; Abraham Pais, ‘Subtle is the Lord…’, The Science and the Life of Albert Einstein, Oxford University Press, 1982, p. 370.

[21] Je développe ce thème dans un autre essai parallèle à celui-ci L’époque critique de l’écriture. Je traite différentes crises du formalisme : au sein de la physique mais aussi au sein des sciences cognitives (l’esprit computationnel, etc.) et de la phénoménologie elle-même, notamment celle de Michel Henry, révélatrice de l’ignorance qu’elle maintient à l’égard de la science de son époque.

[22] Lee Smolin, The Trouble with Physics, The Rise of String Theory, the Fall of a Science and what comes next, Houghton Mifflin Cie, 2006, p. 247.

[23] Voir Penrose qui distingue l’entropie d’un gaz dont l’augmentation et marquée par l’expansion des particules dans une région croissante de l’espace et l’entropie dans un champ gravitationnel dont l’augmentation tend à aller dans une direction inverse : dans le sens d’une concentration des masses (RtR, 707, fig 27.10)

[24] Giovanni Amelino-Camelia, Are we at the Dawn of Quantum-Gravity Phenomenology? In Towards Quantum Gravity : Proceedings of the Xxxv International Winter School on Theoretical Physics, 1999 ; Giovanni Amelino-Camelia, Planck-Length Phenomenology, (http://arxiv.org/abs/gr-qc/0008010v1), 2000. L’échelle de Planck (Planck scale) est l’échelle à laquelle les effets quantiques et relativistes sont également importants. Elle est bien différente de notre échelle de perception, celle de la physique classique, où ces effets peuvent être négligés. C’est une échelle limite comme la plus petite longueur qui puisse être observée. Elle joue le même rôle en physique quantique que la vitesse maximale de la lumière en théorie de la relativité. On peut associer ces grandeurs limites à une combinaison particulière de trois constantes fondamentales : la constante de Planck (ħ, la constante de la gravitation de Newton (G) et la vitesse de la lumière (c ) : la longueur de Planck : ~1,6 . 10^-35mètres (√G/c³), le temps de Planck : 10^–43 secondes, l’énergie de Planck : 10²⁸ électrons-Volt, la masse de Planck : ~ 10^-5 grammes, la température de Planck qui a pu régner au début du Big bang pendant la durée du temps de Planck, pendant laquelle l’espace et le temps étaient en quelque sorte dans un état de fusion. La masse de Planck et l’énergie de Planck (ces grandeurs étant équivalentes du point de vue de la théorie de la relativité) sont moins éloignées de notre échelle familière, soit 22 microgrammes, c'est à dire la masse d’une puce. Elle correspond à l’énergie de 10¹⁹ protons ou encore l’énergie chimique disponible dans le réservoir d’un voiture. Le problème n’est donc pas d’obtenir une telle énergie mais de la concentrer sur un seul proton ou un seul électron.

[25] Les auteurs qui font référence à cette conférence célèbre et à cette phrase ou celle que j’ai citée au début de l’introduction, comme ceux qui citent la phrase célèbre de Saint Augustin sur la signification du temps ou celle de Galilée sur le langage utilisé par la Nature, tissent les réseaux que parcourt cet essai. Par exemple : André Rougé, Introduction à la relativité, p 43 ; Julian Barbour consacre un chapitre de The End of Time à « Minkowski le magicien ».