Mathéphysique

Jeudi dernier Sir Michael Atiyah a ouvert la conférence en l'honneur d'Alain Connes à l'IHES par un exposé intitulé "Some radical thoughts on the foundations of physics". Il a notamment énoncé 5 commandements à suivre pour envisager de nouvelles théories physiques :

1) Soyez sceptique

2) Rappelez-vous de l'histoire

3) Croyez dans l'intuition des grands physiciens

4) Utilisez le rasoir d'Ockham et souvenez-vous du but de la Science

5) Ne soyez pas séduit pas la beauté mathématique

Concernant ces deux derniers points Atiyah a expliqué que la Science n'avait pas pour seul but de prédire les phénomènes, mais de les comprendre, et que l'on ne pouvait comprendre que ce qui est suffisamment simple, la simplicité faisant la beauté d'une théorie. Ainsi l'attrait esthétique d'une théorie joue un rôle, malgré la restriction du point 5.

Sir Michael a ensuite souligné que dans la physique classique autant que quantique, la connaissance du présent seul permet de déterminer le futur (que ce soit par un état déterministe ou probabiliste). Il y voit une hypothèse cachée, que l'on pourrait éventuellement assouplir afin de permettre l'influence du passée proche sur le futur (influence directe, et pas par l'intermédiaire du présent). Dans ce cadre, les équations aux dérivées partielles de la physique habituelle seraient remplacées par des équations différentielles retardées, dont un exemple très simple est donné par x'(t)+kx(t-r)=0, avec r>0 et petit. Il a ensuite présenté une extension de cette idée dans un cadre relativiste, avec une équation de Dirac retardée, ouvrant sur toute une physique et une géométrie "retardée".

Une telle idée semble certainement intéressante à explorer, même si personnellement je doute qu'on puisse a priori savoir quelle est l'hypothèse cachée que nous devons abandonner, et surtout par quoi la remplacer. A mon sens c'est la démarche inverse, consistant à choisir quelles sont les hypothèses à conserver, et à les pousser jusqu'à leurs ultimes conséquences, qui a permis d'avancer par le passé. Dans tous les cas, réfléchir sur ce type de questions est un pari hautement risqué. Sir Atiyah a d'ailleurs mis en garde les jeunes générations : ce n'est pas le genre de travail qu'on peut se permettre de mener si l'on veut obtenir un poste quelque part ! Seul le bénéfice de l'âge et de la reconnaissance acquise permet de s'adonner à de telles audaces. Les jeunes ont intérêt à travailler dans les directions déjà tracées par leurs aînés s'ils veulent assurer leur subsistance, à moins de s'appeler Newton ou Einstein... Ce point m'a particulièrement intéressé. Il rejoint le point de vue de Smolin sur les visionnaires et les techniciens (mais sans toutefois sembler partager l'inquiétude de ce dernier pour le développement de la physique). La Science aura toujours besoin de davantage de "techniciens", développant les théories existantes (ce que Kuhn appelait la Science normale), que de visionnaires qui poursuivent leur intuition sur des chemins non-défrichés, au risque de n'aboutir à rien. Malgré cela, la situation actuelle apparaît très défavorable aux "visionnaires" dans un système universitaire impitoyable pour les jeunes chercheur, avec un marché de l'emploi très tendu. Il faudrait probablement procéder à un rééquilibrage en faveur d'une plus grande prise de risque des institutions de recherche, ainsi que le préconise Smolin, faute de quoi on risque réellement d'avoir une "physique retardée".