vendredi 8 novembre 2013

Le démon de Laplace face à l'incertitude

La physique classique de Newton à Einstein est dite "mécaniste" ou "déterministe".
Elle postule que toute situation présente est déterminée par des conditions initiales et une loi physique d'évolution.
On suppose qu'on peut "égrener" le temps en une suite d'instant et que chaque instant est la conséquence du précédent (chaque instant présent devient ainsi la cause de l'instant suivant).
Dans cette manière de voir les choses, il n'y a pas de finalité: je fais ce que je fais non pas pour atteindre un but mais parce qu'une cause me pousse à le faire. Le déterminisme est l'exact opposé du finalisme.

Chaque cause est elle-même la conséquence d'une autre cause etc.
Je peux remonter ainsi jusqu'à la cause primaire, c'est à dire aux conditions initiales, puis à partir de lois de la mécanique classique, je peux en déduire toute la suite des événements.
L'ensemble des instants forme donc une chaîne continue dans l'espace-temps, c'est à dire une trajectoire et, suivant les lois de la physique classique, cette trajectoire peut être entièrement déterminée.
C'est ce qui a conduit le marquis de Laplace à affirmer le déterminisme absolu du monde:
Il affirme que si un démon connaissait la position et la vitesse de toutes les particules de l'univers, il pourrait prévoir son évolution, c'est à dire l'avenir.
On l'appelle le "démon de Laplace".

Toute l'évolution de la science depuis Newton a consisté à poursuivre cette oeuvre démoniaque: déterminer les lois qui nous permettraient de prévoir et maîtriser l'avenir.

Dans l'esprit de Laplace, ce démon était évidemment théorique, la tâche étant en pratique irréalisable, mais son existence théorique a eu d'importantes répercussions culturelles. On se mit à croire que le monde fonctionnait comme une horloge...

Or la mécanique quantique a écarté la possibilité même théorique de parvenir à l'objectif du démon. Le principe d'incertitude de Heisenberg affirme qu'il est théoriquement impossible de connaître à la fois la position et la vitesse d'une particule microscopique.

Le comportement des particules microscopiques sont régies par l'équation de Schrödinger qui est une fonction d'onde qui n'exprime que des probabilités.
La mécanique quantique décrit les interférences lumineuses comme des ondes de probabilité. Toute tentative pour mesurer précisément la position d'une particule quantique conduit immédiatement à une réduction du paquet d'onde. Le principe d'incertitude dit que la mesure nécessite une infime quantité d'énergie est que cette infime quantité d'énergie ne peut être soustraite au système qu'au prix d'une interférence entre le système de mesure et avec le phénomène observé. Le processus de mesure est donc un phénomène quantique irréversible...

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