STEPHEN HAWKING et JOHN MOFFAT / des idées divergentes sur l univers ....

IL y a quelques jours dans les articles de   PHYSICS WORLD je vous avais recommandé de lire celui du Pr JOHN MOFFAT   l inventeur d une théorie de la relativité générale un peu modifiée ( M.O.G) . IL a lu le dernier livre de S.HAWKING et s’exprime très librement sur celui-ci   . Les physiciens ne sont pas plus tendres entre eux que les autres hommes !

J en ai fait la traduction que je vous présente
« Le Grand Dessein »
Stephen Hawking et Leonard Mlodinow
2010 Bantam Press £ 18.99hb 208pp
Le Grand Dessein commence par une série de questions: «Comment pouvons-nous comprendre le monde dans lequel nous nous trouvons?", "Comment l'univers peut il se comporter?", "Quelle est la nature de la réalité?", "Où cela s'est-il mis à démarrer ? " »et« Les univers ont-ils besoin d'un créateur? ". Comme les auteurs du livre, Stephen Hawking et Leonard Mlodinow, le soulignent, «nous nous inquiétons presque tous à propos de [ces questions] , au moins une partie du temps",…. et au cours des millénaires, les philosophes se sont inquiétés eux aussi très fort . Pourtant, après un démarrage de leur livre par une histoire divertissante des philosophes à propos de ces questions fondamentales, Hawking et Mlodinow passent à la proposition provocante que la philosophie est morte : morte depuis que les philosophes ne suivent pas de prés les progrès de la science moderne, C’est donc maintenant aux scientifiques de devoir répondre à ces questions importantes.
Une grande partie du reste du livre est donc consacrée à une description de la philosophie de ses auteurs.. C’est une interprétation du monde qu'ils appellent «le réalisme dépendant du modèle ». Ils font valoir que les différents modèles de l'univers peuvent être construits en utilisant les mathématiques et testées expérimentalement, mais qu'il n'existe aucun modèle qui puisse être revendiqué comme une description fidèle de la réalité. Cette idée n'est pas nouvelle: en effet, le philosophe irlandais et évêque George Berkeley fait déjà allusion à elle dans le 18ème siècle. Cependant, Hawking et Mlodinow poussent l’ idée de Berkeley à l'extrême en faisant valoir que puisque de nombreux modèles peuvent décrire les données expérimentales de la nature aussi bien les uns que les autres , ces modèles sont donc de meme valeur !.
Il est important pour la discussion du livre - ce qui mène finalement à des modèles plus exotiques tels que la théorie-M et celle des multivers - que les lecteurs acceptent les prémisses d e ce réalisme dépendant du modèle. Cependant, l'histoire de la science montre que l'hypothèse d'un modèle comme étant meilleur et plus   utile qu’un autre n'est pas toujours correcte. Il y a changement de paradigme, lorsqu’un nouveau modèle non seulement correspond aux données d'observation actuelle   (ou mieux) qu’ un ancien modèle, mais permet également des prévisions qui correspondent à de nouvelles données qui ne peuvent pas être expliquées par le modèle plus ancien. L’affirmation de Hawking et Mlodinow selon laquelle "il n'y a pas d'image-ou de théorie qui soit indépendante de la réalité" heurte l'un des principes fondamentaux de la méthode scientifique.
Considérons le modèle ptolémaïque du système solaire, dans lequel les planètes se déplacent sur des orbites circulaires autour de la Terre, et le modèle héliocentrique proposé par Copernic. Les auteurs suggèrent que les deux modèles ont été faits pour s’ adapter aux données astronomiques aussi bien l un que l autre , mais que le modèle héliocentrique est simple et plus pratique à utiliser. Pourtant, cela ne peux pas les rendre équivalents. De nouvelles données les distinguent: l'observation de Galilée des phases de Vénus, à travers son télescope, ne peut être facilement expliqué dans le système centré sur la Terre de Ptolémée. De même, la théorie de la gravité d’EINSTEIN   a remplacé les lois de Newton sur la gravitation lorsque ses équations ont correctement décrit l'orbite de Mercure jugé anormal selon Newton . Une théorie, une perception de la réalité, n'est pas necessairement aussi bonne qu’une autre, et cela peut être montré de façon empirique: la gravité d'Einstein est encore utilisée pour apporter des corrections à celle de Newton dans le « Système de positionnement global".
Il est vrai, cependant, que la situation de la mécanique quantique n'a pas encore été résolue. Plusieurs modèles différents, tels que «les mondes parallèles » de l’ interprétation de Hugh Everett III, l'interprétation de Copenhague et de certains modèles de Bohm à variables cachées, sont tous d'accord avec les expériences de mécanique quantique, mais pourtant aucune d’entre elles n’a produit une prédiction qui expérimentalement permettrait de les différencier.En se basant sur l'histoire de la science, cependant, nous n'avons aucune raison de supposer que dans l'avenir il n’y aura pas une expérience décisive qui appuiera un modèle plus que les autres.
Un deuxième postulat que le lecteur est censé accepter que Le Grand Dessein développe , c'est que nous pouvons, et devons , appliquer la physique quantique au monde macroscopique. À l'appui de ces prémisses, Hawking et Mlodinow citent l’ interprétation probabiliste de Feynman de la mécanique quantique, qui est basée sur sa "somme de l'histoire des particules ».La base de cette interprétation est l'idée qu'une particule peut prendre tous les chemins possibles reliant deux points. En extrapolant énormément , nos auteurs appliquent la formulation de Feynman de la mécanique quantique à l'univers tout entier: ils annoncent que l'univers n'a pas une seule histoire, mais que chaque histoire est possible, chacune avec sa propre probabilité.
Cette déclaration balaye efficacement le modèle classique largement accepté de la structure à grande échelle de l'univers, commençant par le Big Bang. Elle conduit également à l'idée qu'il existe de nombreux possibles, des univers à liens de causalité déconnectés , chacun avec ses propres lois physiques différentes, ….et nous occupons une catégorie spéciale, compatible avec notre existence et notre capacité à l'observer. Ainsi, d'un seul coup les auteurs embrassent à la fois les «multivers» et le «principe anthropique» - deux notions controversées qui sont plus philosophiques que scientifiques, et probablement ne pourront jamais être vérifiées ou falsifiées.
Un autre élément clé du « Grand dessein » est la quête de la théorie dite du tout. Lorsque Hawking est devenu « Lucasian professeur » de mathématiques à l'Université de Cambridge – chaire tenue, entre autres,par Newton et Paul Dirac - il a prononcé un discours inaugural prétendant que nous étions proches de "la fin de la physique".Dans 20 ans, a t-il dit, les physiciens réussiront à unifier les forces de la nature, et unifier la relativité générale avec la mécanique quantique. Il a proposé que cet objectif serait atteint grâce à la supergravité et son connexe la théorie des cordes. Seuls les problèmes techniques, a t-il déclaré, font que nous ne sommes pas encore en mesure de prouver que la supergravité a résolu le problème de la façon de faire des calculs quantiques à gravité finie.
Mais c'était alors en 1979, et la vision de Hawking de cette théorie du tout est restée encore dans les limbes. Sa faveur sous-jacente d un modèle de "supergravité" avec le postulat selon lequel, en plus des particules élémentaires connues observables en physique des particules, il existerait des superpartenaires, qui diffèreraient des particules connues par une demi unité de spin quantique. ….et bien aucune de ces particules n’a été détecté à ce jour dans des expériences de l'accélérateur de haute énergie, y compris celles menées récemment au Grand collisionneur de hadrons du CERN. Pourtant, malgré cela, Hawking n'a pas renoncé à une théorie du tout - ou a-t-il renoncé ?
Après une description amusante du modèle standard de la physique des particules et des  diverses tentatives d'unification, Hawking et son co-auteur finissent par conclure qu'il y a effectivement une véritable théorie du tout, et son nom est la «M-théorie». Bien sûr, personne ne sait ce que le "M" renferme bien que «maître», «miracle» et de «mystère» aient été proposées. Personne ne peut décrire de façon convaincante la théorie-M, sauf qu'elle existerait dans 11 dimensions et contiendrait la théorie des cordes en 10 dimensions. Le problème ,dès le début avec cette théorie, c est qu elle est incomplète et que l'on doit cacher, ou compactifier, les sept dimensions supplémentaires afin de produire les trois dimensions spatiales et une dimension de temps dans l univers que nous habitons. Il existerait peut-être un nombre infini de façons de réaliser cet exploit technique. À la suite de cela, il résulte un "paysage" des solutions possibles à la théorie-M, 10 puissance 500 , autant dire à toutes fins pratiques une approche de l’ l'infini.
Cette quasi-infinité de solutions pourrait être considérée par certains comme une faille dans la théorie-M, mais Hawking et Mlodinow saisissent cet aspect controversé pour prétendre que «l'attente traditionnelle du physicien d'une théorie unique de la nature est intenable, et il n’existe pas de formule unique ". Encore plus spectaculairement , ils affirment que "l'espoir initial des physiciens pour produire une seule théorie expliquant les lois apparentes de notre univers comme la conséquence unique possible de quelques hypothèses simples doit être abandonnée". Pourtant, le vieux rêve persiste, quoique sous une forme modifiée. La différence, comme Hawking et Mlodinow l’ affirment précisément, c'est que la théorie-M n'est pas une seule théorie, mais un réseau de plusieurs théories.
Apparemment indifférents au fait que les théoriciens n'ont pas encore réussi à expliquer la théorie-M, et qu'il n'a pas été possible de la tester, les auteurs concluent en déclarant qu'ils ont formulé une cosmologie fondée sur elle et sur l'idée de Hawking que l'univers au début est une 4D sphère sans commencement ni fin (le «non boundary-théorie»). Cette cosmologie est le «Grand dessein» du titre, et l'un de ses prévisions est que c est la la gravité qui constitue une cause de l'univers   à se créer spontanément à partir de rien. C'est ce qui explique en quelque sorte notre raison d'être. À ce stade, Hawking et Mlodinow se risquent dans les controverses religieuses, proclamant qu '«il n'est pas nécessaire d'invoquer Dieu pour éclairer les choses et laisser   l'univers continuer ".
Vers la fin du livre, les auteurs affirment que, pour qu’une théorie de la gravitation quantique puisse prévoir des quantités finies , elle doit posséder la supersymétrie entre les forces et la matière. Ils poursuivent en disant que, puisque la M-théorie est la théorie supersymétriques de gravité la plus générale, elle est la seule candidate pour une théorie complète de l'univers. Comme il n'existe aucun autre modèle cohérent, alors nous devons faire partie de l'univers décrit par la théorie-M. Rappelons qu’au début du livre, les auteurs affirmaient qu’ un modèle acceptable de la nature doit être d'accord avec les données expérimentales et faire des prédictions qui peuvent être testés. Toutefois, aucune des revendications au sujet de leur «Grand dessein» - ou de la théorie-M ou les multivers – ne répond à ces exigences. Cela rend la demande finale de ce livre - "Si cette théorie est confirmée par l'observation, elle sera l'aboutissement d'une recherche qui remonteà 3000 ans" - une simple hyperbole. !Avec Le Grand Dessein, Hawking recommence , comme dans son discours inaugural de Lucasian professeurà  CAMBRIDGE  à  présenter des demandes  bien excessives pour l'avenir de la physique, demandes qui, comme auparavant restent à être mieux justifiées .
A propos de l'auteur
John Moffat W est un membre de l'Institut Perimeter et l inventeur de la theorie MOG