math-et-physique

J’ai assisté tout-à-l’heure au débat entre Lee Smolin et Thibault Damour organisé à la cité des sciences de La Villette. L’opposition entre les deux protagonistes était courtoise mais ferme.

Lee Smolin a commencé par définir plusieurs critères qu’une nouvelle théorie physique devrait satisfaire. Le premier est d’apporter de la surprise et de la nouveauté, ainsi que de restreindre la liberté que l’on a dans la description du monde. Ainsi, des prédictions nouvelles et falsifiables doivent pouvoir être faites. Le second est d’être basé sur un certain nombre de grands principes et je n’arrive plus à me souvenir du troisième ! Thibault Damour a répliqué en expliquant qu’historiquement, cela ne s’est pas toujours produit ainsi. Par exemple, avant Newton, on espérait pouvoir prédire la distance des planètes au soleil. Kepler avait à cet effet bâti une théorie fondée sur les solides platoniciens. Mais depuis Newton on sait que ces distances sont des paramètres arbitraires que rien ne pourrait déterminer a priori, et pour lesquelles les seules prédictions que l’on peut faire sont de type anthropiques. LS admis qu’en effet, certaines choses que l’on croyait nécessaires à un moment donné se révélèrent en réalité contingentes. Néanmoins il insista sur le fait qu’à chaque fois que cela se produisit, de nouvelles prédictions falsifiables purent être émises, et que le problème avec la théorie des cordes était précisément là, ce qui renvoie à l’existence du paysage (landscape) en théorie des cordes. TD répondit alors (je cite de mémoire) : « Lee, étant subtil, ne croit sûrement pas lui-même à la position bêtement popperienne qu’il défend. ». Il affirma qu’aucune théorie n’est jamais réfutée, qu’elles sont plutôt confirmées.

[Je ne peux ici m’empêcher de faire plusieurs remarques. Si la position de LS est « bêtement popperienne » que dire de celle de TD ? En effet, avant l’introduction du concept de falsifiabilité, on pensait qu’en effet, les théories étaient simplement confirmées. TD serait-il naïvement pré-popperien ? Ensuite, il est faux, et même très faux, d’affirmer qu’aucune théorie n’est jamais réfutée. Un nombre incalculable d’hypothèses sont émises chaque années dans tous les domaines de la Science, et un grand nombre sont réfutées, même si seules celles qui par leur caractère farfelu attirent l’attention sur elles arrivent à une certaine notoriété (fusion froide, mémoire de l’eau, etc...). On peut aussi citer l’exemple de la controverse qui opposa au XVIIIe siècle les tenants de la théorie cartésienne de la gravitation et les newtoniens. La théorie cartésienne fut définitivement écartée parce qu’elle prédisait un renflement de la Terre aux pôles, alors que l’expédition qui fut envoyé constata au contraire un aplatissement, conformément à la théorie de Newton. TD a raison de souligner que la physique newtonienne n’a pas été réfutée par l’observation de l’avance du périhélie de Mercure, pourtant inexplicable par cette théorie, et que des hypothèses ad hoc avaient été avancées pour sauver les apparences. Néanmoins, il me semble qu’il faut ici prendre en compte la différence notable entre une expérience de laboratoire sur laquelle on a un contrôle des paramètres en jeu et une observation astronomique qui peut toujours s’expliquer par des variables cachées. De plus, c’est bien parce que la physique newtonienne avait passé avec succès une grande quantité de tests expérimentaux qui auraient pu la réfuter qu’on avait suffisamment confiance en elle pour admettre une explication ad hoc à une unique anomalie constatée. Il en va de même aujourd’hui avec l’anomalie Pioneer (voir ici). Le problème de la théorie des cordes est tout autre puisqu’il se pourrait bien qu’elle ne puisse jamais être confronté à une seule expérience pouvant la réfuter.]

TD expliqua alors qu’une expérience qui pourrait confirmer la théorie des cordes serait la mise en évidence d’une violation du principe d’équivalence. Ce principe est aujourd’hui vérifié avec une précision de 10^-15 et il pourrait l’être bientôt avec une précision de 10^-18 toutefois, il ajouta que si aucune violation n’était constatée cela ne remettrait pas en cause la théorie des cordes. J’avoue avoir beaucoup de mal à comprendre d’un point de vue purement logique comment, si non-B n’implique pas non-A, A impliquerait B.

Mais il y a mieux. LS expliqua que certaines violations de la relation de dispersion relativiste étaient prédites par la théorie quantique à boucles, et que si elles n’étaient pas observées, cela réfuterait la théorie, tandis que selon TD, de telles violations pourraient être observées sans pour autant réfuter la théorie des cordes. [On se retrouverait alors dans la situation ubuesque ou deux théories incompatibles co-existeraient alors que l’une d’elles viendrait de passer un test expérimental « bêtement popperien »… Mise à jour : Ainsi que LS le rappelle ici, il a bien expliqué pendant cette conférence que la prédiction d'une violation de la relation de dispersion relativiste à laquelle il croit ne fait pas l'unanimité dans la communauté de la gravité quantique à boucles, et qu'à ce jour, aucune prédiction ferme et consensuelle n'est faite par cette théorie. Néanmoins j'insiste sur le fait qu'il s'agit là d'un débat technique usuel qui a en principe une issue dans un sens ou dans un autre, contrairement à la situation en TC, qui semble t-il peut s'accomoder de l'existence de ce phénomène aussi bien que de son absence.]

Pourtant, à une question d’une personne dans le public qui demandait ce qui manquait pour que l’on puisse savoir quelle est la bonne théorie, les deux protagonistes s’accordèrent à dire qu’il manquait une expérience.

A ma question de savoir quelle révolution conceptuelle serait amenée par l’une au l’autre théorie si elle se révélait être la bonne, LS répondit quelque chose à propos du temps que j’étais trop ému pour comprendre ! Pour une raison ou pour une autre, mes neurones assurant la traduction simultanée de l’anglais se déconnectent lorsque je m’adresse à quelqu’un que j’admire. Lorsque j’eu recouvré mes esprits, je compris quand même la fin de sa réponse : apprendre à faire de la physique sans référence au temps nous permettrait de comprendre les relations entre physique et mathématiques, car les théorèmes mathématiques eux aussi sont intemporels. La relation entre physique et mathématique est une chose à laquelle je réfléchis depuis longtemps, et le nom de ce blog est là pour en témoigner, mais il ne m’était jamais venu à l’esprit que cela puisse avoir quelque rapport avec le temps, et je trouve cela tout simplement fascinant. A la même question, TD répondit, après avoir fait remarqué que selon lui la révolution du concept de temps n’était plus à faire puisqu’Einstein s’en était déjà chargé, et que la théorie des cordes apporterait une révolution dans le sens où le contenant (l’espace-temps) et le contenu (la matière), ne ferait plus qu’un. Il s’agirait donc d’une géométrisation complète de la physique [ce qui d’ailleurs nous renverrait également au rapport physique/mathématique]. Une telle géométrisation serait en effet un extraordinaire accomplissement, et c’est sûrement le motif le plus fort pour s’intéresser à la théorie des cordes et celui qui a attiré le plus de physiciens dans ses rets. Il faut cependant noter que c’est une idée ancienne (Kaluza-Klein), relativement indépendante de la théorie des cordes en elle-même, et qui par exemple se retrouve sous une autre forme dans la géométrie non-commutative d’Alain Connes. Il se pourrait bien que cette idée soit effectivement réalisée, mais d’une façon subtile.

Mise à jour : voir aussi la discussion sur Not Even Wrong, ainsi que cet article du Monde. (Contrairement à ce que sous-entend cet article, TD a dit qu'il n'était pas optimiste sur les chances que la théorie des cordes soit confirmée par le LHC.)

Je suis tombé récemment sur un article susceptible d’intéresser les lecteurs de Mathéphysique. Son titre, provocateur, est « Why do we still believe in Newton’ law ? ». Alexander Unzicker y soutient le point de vue que la cosmologie actuelle, avec sa constante de Hubble, sa constante cosmologique, sa matière noire, son énergie noire etc… rappelle la théorie ptolémaïque des épicycles, ce qui serait le signe qu’un changement radical de point de vue est nécessaire, et qu’il est temps de s’interroger sur la validité des principes et théories sur lesquels notre cosmologie repose, en particulier la relativité générale et sa limite en champ faible qui est la loi de Newton.

Unzicker passe tout d’abord en revue les tests expérimentaux de la loi de Newton et du principe d’équivalence, et fait la liste d’un certain nombre d’observations inexpliquées. Parmi celles-ci, on trouve bien sûr l’anomalie Pioneer : les deux sondes Pioneer 10 et 11 semblent subir une accélération anormale de l’ordre de 10^-10 m/s² dirigée vers le soleil.

L’autre anomalie la plus évidente concerne la vitesse de rotation des étoiles des galaxies, qui ne correspond pas à ce qu’on peut calculer à partir de la masse de la matière visible en utilisant la loi de Newton. L’explication avancée est qu’il existe une grande quantité de masse invisible, la fameuse matière noire, dont la nature exacte est encore inconnue. La matière noire est invoquée également pour expliquer la structure de l’Univers sur des échelles encore plus grandes. Unzicker remarque que plus l’échelle est grande, plus la quantité de matière noire doit être grande. N’étant absolument pas un spécialiste de la question, je ne saurais dire si cette affirmation est correcte, mais si elle l’est, cela a de quoi rendre sceptique quant à l’existence de la matière noire. Si un cosmologiste traîne dans les environs, je serais très intéressé par des explications à ce sujet. L’autre « explication » possible de l’anomalie de rotation galactique est que la loi de Newton n’est plus valable pour les très petites accélérations. Une modification complètement ad hoc et a priori incompatible avec les principes les mieux établis de la physique a été proposée. Elle est connue sous le nom de  MOND  (Modified Newtonian Dynamics) et colle remarquablement bien aux données, du moins à l’échelle galactique. Dans le chapitre 13 de son livre « The trouble with physics », Lee Smolin traite également des observations astronomiques inexpliquées, et a ce mot à propos de la MOND : « Je dois avouer que, l’année dernière, rien ne m’a tenu plus éveillé la nuit  que ce problème. »

Unzicker évoque également le problème de « l’énergie noire ». Il rappelle qu’Einstein introduisit la constante cosmologique dans les équations de champ de la relativité générale afin d’obtenir une solution stationnaire pour l’Univers. La découverte de l’expansion de l’Univers, qu’Einstein aurait pu prédire s’il n’avait pas introduit sa constante, lui fit dire qu’il avait commis là « la plus grande erreur de sa vie ». Aujourd’hui les observations semblent montrer que l’expansion de l’Univers s’accélère, ce qui ne peut s’expliquer que par la présence d’une constante cosmologique. Comme cette constante peut s’interpréter comme une densité d’énergie présente même en l’absence de toute matière, on peut la voir comme une énergie du vide, ou encore comme une forme d’énergie inconnue, baptisée « énergie noire ». Unzicker considère qu’il s’agit là d’un paramètre ad hoc adopté pour sauver les apparences, et que l’on ferait mieux s’admettre que la théorie est prise en défaut. Je pense quant à moi qu’il n’y a aucune raison de supposer a priori que la constante cosmologique est nulle, car elle apparaît naturellement dans la dérivation des équations d’Einstein, et que ce n’est que pour des raisons de simplicité qu’Einstein l’avait initialement annulée. Il est de plus remarquable que cette constante puisse s’interpréter comme une énergie du vide, et il est donc très tentant de l’identifier à l’énergie du vide prédite par la théorie quantique des champs. Malheureusement, cette identification se révèle être la prédiction la plus fausse de toute la physique !

Unzicker énumère également des coïncidences amusantes et des problèmes ouverts, qui ont de quoi exciter l’imagination et la soif de découverte. Néanmoins la coïncidence la plus troublante est quand même que les trois phénomènes décrits plus haut (anomalie pioneer, anomalie des vitesses de rotation des étoiles dans les galaxies, et accélération de l’expansion de l’univers) soient du même ordre de grandeur, ainsi que le fait remarquer l’auteur. Si cela suggère fortement la mise en défaut de la loi de Newton à ces échelles d’accélération, cela ne donne aucune intuition sur ce qui pourrait la remplacer (la MOND ne semble fonctionner qu’à l’échelle galactique).

L’ensemble de l’article est agrémenté de citations amusantes, parmi lesquelles : « La grande tragédie de la Science : le meurtre d’une belle hypothèse par un horrible fait (T. Huxley) » ou encore : « Les cosmologistes sont souvent dans l’erreur mais jamais dans le doute. (L. Landau) ». Le tout est donc d’une lecture agréable et accessible. Cependant, on peut être en désaccord sur la philosophie générale de l’article qui est d’exposer des problèmes tous azimuts et d’espérer qu’il en sortira des idées nouvelles. L’article se conclut d’ailleurs par la fameuse citation de William Thomson (Lord Kelvin), qui se félicitait en 1900 des succès de la physique de son temps, et n’identifiait que « deux petits nuages dans un ciel radieux » : l’expérience de Michelson-Morley et le problème de la radiation du corps noir. On peut s’amuser de l’expression « petits nuages » pour qualifier les deux points de départ de ce qui allait devenir les théories révolutionnaires du XXe siècle, relativité et théorie quantique, ou au contraire louer la perspicacité de Thomson, qui avait su discerner parmi la foule des phénomènes inexpliqués à son époque quels étaient ceux sur lesquels il fallait insister. Par ailleurs, s’il est incontestable que c’est l’approche expérimentale et positiviste qui a présidé à la naissance de la théorie quantique, il n’en va pas de même pour la relativité. En effet, considérant l’expérience de Michelson-Morley, Lorentz avait établi les formules qui portent son nom bien avant Einstein, mais c’est ce dernier qui, par des réflexions théoriques, portant sur les principes mêmes de la physique, en a fourni l’interprétation physique correcte. Quant à la relativité générale, elle n’est assurément pas née d’une observation ne collant pas à la théorie Newtonienne (l’avance du périhélie de Mercure), mais bien d’une nécessité de cohérence théorique. Et c’est seulement dans un second temps, une fois la nouvelle théorie posée, qu’Einstein put en déduire une explication de ce phénomène et faire des prédictions nouvelles. On ne peut bien sûr pas savoir si c’est en partant de l’observation ou de considérations théoriques que l’on fera de nouveaux progrès. Depuis plus de 30 ans maintenant les physiciens travaillent sur la réconciliation nécessaire entre la physique quantique et la relativité générale, et ce pratiquement sans contact avec l’expérience puisque les échelles (d’énergie ou de longueur) en jeu semblent totalement hors de portée. Bien qu’ils aient fait d’énormes progrès, la solution n’est pas encore en vue. Cependant, si la lumière devait venir du côté observationnel, je parierais, sans craindre l’oxymore, sur le problème de l’énergie noire. Rassurez-vous, je ne me prends pas pour Lord Kelvin, mais c’est le conflit le plus apparent entre les deux théories fondamentales, et il semble bien que sa résolution ait un impact mesurable sur l’évolution du cosmos. Je ne serais pas surpris si cette question venait à jouer pour la révolution à venir en physique le même rôle que le problème de l’éther a joué pour la physique classique.

« Cher Monsieur,

Je vous écris parce que je dispose d’une carte menant à un trésor inestimable. Etant malheureusement moi-même dans l’incapacité de me déplacer, je vous propose d’acquérir cette carte pour 1000 Euros. »

 J’imagine que si vous receviez une lettre ainsi formulée, vous souririez avant de la mettre immédiatement à la poubelle. Il se trouve que je viens de recevoir l’équivalent « cosmologique » de cette aimable plaisanterie. L’auteur du mail que je viens de recevoir prétend avoir réussi à

 “derive an expression for the cosmological constant which does not contain any arbitrary parameters [...] which is in good agreement with observations.

 The author of this yet unpublished paper, who had been a graduate student, has recently been ousted from his institute for political reasons and is currently not in a position to get studentship anywhere. Because of financial problems he likes to hand over the paper along with its authorship to someone who would help him financialy. If you are interested please respond to this mail as soon as possible.”

En fait, il est encore plus improbable que quelqu'un morde à l'hameçon que dans le cas de la carte au trésor. En effet, dans l'hypothèse où la découverte serait réelle, un chercheur indélicat qui n'hésiterait pas à spolier ainsi un collègue d'une découverte majeure en l'échange d'une somme d'argent, serait immédiatement démasqué et mis au ban de la société des savants, puisque des centaines de personnes ont reçu le même e-mail ! 

Le dernier numéro de "Paroles de chercheurs" est en ligne, avec une interview d'Edouard Brézin, physicien, professeur à l'Ecole normale supérieure et ancien président de l'Académie des sciences.

Par ailleurs j'apprends par le blog de Peter Woit qu'une conférence aura lieu le mercredi 6 juin à la cité des sciences, avec un débat entre Lee Smolin et Thibault Damour autour de la théorie des cordes. Cela promet d'être passionnant !

Cette biographie d’Alan Turing, un peu longue (430 pages), est particulièrement riche en détails sur la participation de Turing à l’effort de guerre Anglais et à la construction des premiers ordinateurs. Mais ce n’est pas ce qui m’a le plus ému dans ce livre.

Le 31 Mars 1952 Alan Turing est jugé coupable de relations homosexuelles par le tribunal de Knutsford dans le Cheshire. Il est condamné à se soumettre à un traitement hormonal et placé sous surveillance judiciaire pendant un an. Cette condamnation était relativement clémente pour l’époque. Elle procédait d’un certain « modernisme » qui considérait les homosexuels comme des victimes d’une tare génétique plutôt que comme des êtres faibles et immoraux, incapables de réprimer leurs instincts lubriques. Il faut savoir que cette triste alternative est encore en vigueur dans une certaine mesure aux états-Unis, où certains homosexuels revendiquent le caractère génétique de leur orientation sexuelle, afin d’échapper au statut de pécheur : car s’il n’y a pas de libre-arbitre il n’y a pas de péché. Toujours est-il que les premières tentatives de « soin » de l’homosexualité eurent lieu aux états-Unis en 1944 sous l’impulsion d’un certain Docteur Glass, qui injecta des doses d’hormones mâle à onze hommes homosexuels. Parmi ces onze personnes, trois avaient été contraintes par leur famille à recevoir le traitement, et une par un ordre du tribunal. La théorie sous-jacente était que les homosexuels masculins ne sécrétaient pas suffisamment d’hormones mâles, et se trouvaient en quelque sorte féminisés. L’expérience fut un échec : cinq sujets ressentirent un accroissement de leur pulsions contrairement à l’effet recherché. On passa donc à l’administration d’hormone femelle qui, sans changer l’orientation sexuelle des sujets, avait au moins pour effet de diminuer leur libido, voire de l’anéantir totalement. Et là je cite cette phrase d’Andrew Hodges qui m’a fait sursauter : « L’un des attraits de cette technique était qu’elle paraissait beaucoup plus efficace que la castration physique- régulièrement pratiquée aux états-Unis – qui ne parvenait pas à supprimer complètement les pulsions sexuelles. » J’ose au moins espérer que la castration physique n’était employée que sur des violeurs pédophiles, mais j’avoue n’en rien savoir. La castration physique étant interdite en Grande-Bretagne, Alan Turing eut droit à la version chimique. Malgré les effets indéniables de cette « thérapie » sur sa libido il mit un point d’honneur à continuer de fréquenter des hommes, pour ne point se renier. Comme on le sait il se suicida le 7 juin 1954, environ un an après la fin de son traitement.

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".

Vous aurez sans doute noté que ce blog est entré en hibernation depuis quelques semaines. Il faut dire que j'ai été trop occupé ces derniers temps pour venir ici déverser mes humeurs. La parution du dernier opuscule Bogdanovien en couleur n'a même pas suffit à me tirer de mon sommeil internautique. La "médiocritude" de la campagne électorale non plus. Pourtant j'ai pu constater que vous étiez toujours plus nombreux à venir consulter ce blog, et je vous en remercie. Je vous invite à laisser encore plus de commentaires, y compris sur les articles anciens.

Avant de prendre mes quartiers d'hiver, j'avais l'intention, toujours remise au lendemain, de parler du livre de Lee Smolin, "The trouble with physics". Le problème est que plus le temps passe, moins je me souviens précisément de ce dont j'avais envie de parler. Il est donc urgent que j'en dise quelques mots.

Tout d'abord c'est un livre vivant, facile et plaisant à lire. Il regorge d'anecdotes, dont certaines sont désopilantes, comme cette rencontre fortuite de Smolin avec un groupe de créationistes partis débusquer le... dinosaure en Afrique. Le propos du livre n'en est pas moins très sérieux. Le "problème" dont traite Smolin est bien sûr la façon dont la théorie des cordes a réussi à accaparer la quasi-totalité des ressources en physique théorique, sans pour autant tenir ses promesses. Les critiques de Smolin font d'autant plus mouche qu'il a lui même contribué à cette théorie par le passé. Même si TTWP a une intersection non-vide avec le livre de Peter Woit, les deux ouvrages sont complémentaires. Le livre de Smolin est moins technique que celui de Woit, donc plus accessible pour le grand public. Par ailleurs il traite davantage des alternatives à la théorie des cordes. A ce sujet, il faut signaler que l'enthousiasme de Smolin est vraiment communicatif. Il arrive à faire partager son amour pour les belles idées, et rien que pour cela l'ouvrage mérite la lecture. Enfin il traite également des solutions à mettre en oeuvre pour que le recrutement des jeunes chercheurs se diversifie, ainsi que pour renforcer l'éthique scientifique (notamment dans un chapitre intitulé 'How do you fight sociology ?'). Le constat que dresse Smolin de la situation actuelle est sans appel, mais je dois dire que ses recommandations ne m'ont pas complétement convaincu, même si elles pourraient sans aucun doute contribuer à améliorer les choses. Il est vrai que j'estime qu'aucune solution n'est envisageable tant que le ratio doctorant/poste n'est pas revenu à un niveau acceptable. De plus, si on veut diversifier les recrutements, je pense qu'on doit diversifier les modes d'évaluation des candidats, notamment en introduisant une part de concours anonyme, seule façon de lutter contre les coteries et les discriminations.

Mises à part ces légères réserves sur la fin, l'ouvrage m'a réjoui de bout en bout, et je vous le recommande chaudement.

PS : l'article sur TTWP dans wikipedia est particulièrement trompeur, Smolin ne suggérant nullement dans son ouvrage que la physique soit rentré dans un age post-moderne, quelque sens que cela puisse avoir.

PPS : le livre semble indisponible sur alapage pour le moment. Voici le lien vers amazon où il est décrit comme étant en stock.

Le titre du livre de Peter Woit vient d’une sortie de Wolfgang Pauli à l’encontre du travail d’un jeune collègue. Pauli le jugeait flou au point de n’être « même pas faux ». Peter Woit a la même opinion en ce qui concerne la théorie des cordes. Son livre a une double ambition : exposer au grand public les accomplissements du modèle standard en physique des particules, puis, par contraste, les raisons pour lesquelles la théorie des cordes doit être considérée comme un échec. Le livre se divise ainsi en deux parties à peu près égales. Dans la première, l’auteur réussit à donner une idée claire de l’histoire du modèle standard et des instruments qui ont permis ses éclatants succès expérimentaux. Il traite aussi longuement des rapports étroits entre physique et mathématiques, en mettant l’accent sur la théorie des groupes et de leurs représentations. À ce stade le lecteur profane en mathématiques risque d’être perdu. Même si Woit s’efforce d’expliquer le plus clairement possible les concepts mathématiques de base de la théorie quantique, on touche ici à l’habituel problème de l’inculture scientifique dont il a déjà été question ici, et qu’aucun livre de vulgarisation, aussi bon soit-il ne saurait combler à lui seul. Le plus ennuyeux est qu’en se privant de recourir à toute équation, même la plus simplette, on reste nécessairement dans le vague et on frustre les lecteurs « mathématiquement lettrés » tout en perdant les autres en chemin. Il me semble que Brian Greene dans « l’univers élégant » avait trouvé un bon compromis en renvoyant les lecteurs avides de précisions mathématiques en annexe. Néanmoins, Peter Woit dresse un tableau enthousiasmant des applications de la théorie quantique des champs en mathématiques, applications qui valurent en particulier une médaille Fields à Edward Witten. Woit insiste ici sur un point : ces applications, bien qu’inspirées de la théorie des cordes n’en sont pas directement issues. Il a raison de souligner que de nombreux mathématiciens, ne faisant pas clairement la distinction, ont attribué à tort ces succès à la théorie des cordes.

J’en viens à la seconde partie de l’ouvrage. Woit montre de façon très convaincante comment la théorie des cordes, ainsi que les extensions supersymétriques du modèle standard, sont devenues au fil du temps de plus en plus complexes et de moins en moins crédibles. En ce qui concerne la supersymétrie, l’idée initiale était de relier entre eux bosons et fermions, chaque particule d’un type de statistique faisant partie d’un couple avec son superpartenaire de l’autre type de statistique. Le problème est qu’aucune des particules connues n’est le partenaire supersymétrique d’une autre. Il faut donc d’abord postuler l’existence d’un superpartenaire pour chaque particule connue, puis imaginer un mécanisme par lequel la symétrie soit brisée à une énergie suffisamment élevée pour que l’on n’ait encore jamais observé de tel couple. Mais ce mécanisme demande de conjecturer encore de nouvelles particules… On voit que l’idée initiale qui était séduisante car elle permettait d’opérer un regroupement au sein du bestiaire des particules élémentaires finit par faire plus qu’en doubler le nombre. En conséquence le nombre de paramètres du modèle standard (une vingtaine) explose dans les versions supersymétriques, atteignant plus d’une centaine. On s’éloigne plus qu’on ne se rapproche d’une théorie unifiée, cohérente et simple. Mais il y a pire, car on s’éloigne aussi de la possibilité de falsifier expérimentalement la théorie. Comme l’énergie à laquelle la supersymétrie est brisée n’est pas connue, tant qu’on ne trouve pas de superpartenaire dans les accélérateur de particules on peut prétendre que c’est parce que l’énergie n’est pas assez grande. En soi la supersymétrie ne répond donc pas au critère de falsification Popperien. Néanmoins, il reste toujours l’espoir qu’une extension supersymétrique du modèle standard soit obtenue comme limite à basse énergie de la théorie des cordes (qui inclut nécessairement la supersymétrie) et que cette dernière fournisse une prédiction de l’échelle d’énergie à laquelle la supersymétrie est brisée. En fait cet espoir s’évanouit car la théorie des cordes se trouve confrontée à des problèmes du même type que la supersymétrie : avalanche de conjectures pour rendre la théorie cohérente et compatible avec ce qu’on sait de l’univers, explosion du nombre de paramètres libres et absence de prédictions. Feynman résuma la situation de façon lapidaire : « Les théoriciens des cordes ne font pas de prédictions, ils font des excuses. ».  Peter Woit expose tous ces problèmes en détails, en particulier l’existence du « paysage » (landscape) paramétrant les différents vides de la théorie. Chacun de ces vides donne lieu à un univers doté de caractéristiques différentes, et leur nombre (au moins 10 à la puissance 500 et peut-être l’infini) interdit toute falsification de la théorie : il y aura toujours au moins un de ces univers compatible avec toute série d’expériences et d’observations humainement réalisable. Pour certains tenant de la théorie des cordes, comme Léonard Susskind, la porte de sortie est l’application du principe anthropique. Peter Woit explique pourquoi cela équivaut à renoncer à faire de la science. Il donne aussi l’exemple d’un intéressant précédent : celui de la théorie du bootstrap, en vogue dans les années 60 et qui fut supplantée par le modèle standard. Ses partisans continuèrent néanmoins à développer la théorie dans un sens de plus en plus éloigné des standards scientifiques, jusqu’à finir dans l’ésotérisme (certains ont peut-être eu l’occasion de voir le livre « Le Tao de la physique » dans le rayon science d’une librairie). Sans aller jusqu’à écrire que c’est nécessairement le destin de la théorie des cordes, Woit le suggère fortement. La conclusion qu’il dresse ne manque pas d’intérêt : après avoir rappelé les grandes lignes de l’affaire Bogdanov, Peter Woit constate que la façon de faire de la physique sans s’encombrer outre mesure de rigueur mathématique qui a été aussi efficace dans les années 50 à 70 alors que les résultats expérimentaux abondaient pour remettre les chercheurs dans le droit chemin n’est plus adaptée à une situation où il n’existe plus aucune expérience de laboratoire inexpliquée dans le cadre des théories actuelles. La poursuite d’un même style de physique au sein de la communauté de la physique des particules a fini par produire une situation où plus personne ne sait exactement ce qui est démontré et ce qui est conjectural, et où certains ont du mal à discerner ce qui a un sens de ce qui n’en a pas le moindre. Le remède consisterait selon Woit à revenir à une réflexion sur les principes ainsi qu’à poursuivre l’élucidation rigoureuse de la structure mathématique du modèle standard.

Le livre de Peter Woit doit être salué comme une entreprise salutaire et courageuse. La dérive non-scientifique et fortement publicitaire de certains théoriciens des cordes devenant manifeste, il était nécessaire que quelqu’un s’attelât à la tâche de la dénoncer, afin que le grand public ne se laisse pas imposer une fausse image de la science qui pourrait aboutir à une défiance généralisée. Il était nécessaire également de dénoncer le monopole de la théorie des cordes sur le marché du travail de la physique théorique, en particulier aux Etats-Unis. On pourra certainement reprocher à Peter Woit d’être parfois injuste envers la théorie des cordes. En effet, même s’il rappelle les applications fructueuses aux mathématiques, il ne fait pas grand cas de la démonstration cordiste de la formule de Bekenstein-Hawking pour l’entropie d’un trou noir, ce qui est au minimum un résultat de cohérence (résultat également atteint par la théorie de la gravité quantique à boucles). Par ailleurs, il serait dommage de dénigrer l’idée des dimensions cachées de Kaluza-Klein, incorporée à la théorie des cordes, qui est sûrement (en tout cas c’est mon opinion) trop belle pour être fausse. Bien sûr, elle devra être correctement interprétée pour servir de base à l’unification des forces. Le travail d’Alain Connes, qui est un lointain cousin non-commutatif de Kaluza-Klein, peut précisément être vu comme le premier exemple d’une telle unification géométrique réussie (au moins dans le secteur euclidien) satisfaisant au principe d’invariance d’arrière-plan. Il aurait mérité d’être cité autrement qu’en passant. Néanmoins, dans l’ensemble Peter Woit évite la partialité, et son livre vient utilement compléter le combat qu’il mène depuis plusieurs années déjà sur internet. Son livre passionnera tous ceux, amateurs comme professionnels, qui portent de l’intérêt à la physique des particules.