Cinq questions que la physique pose aux philosophes ✛ ✎ ✦
La nuit, un astronome pointe son télescope vers le bord de l'Univers visible et ne voit pas des étoiles, mais des ondulations – l'empreinte des tout premiers instants. Il sait que ces ondulations doivent obéir à des statistiques, comme la taille des gens dans une foule. Mais il n'a qu'une seule foule, et rien à quoi la comparer.
C'est ce qu'on appelle la dispersion cosmique. La théorie prédit à quoi ressemble l'Univers « moyen », mais nous vivons dans une réalisation particulière. On ne peut pas vérifier complètement le modèle ΛCDM à six paramètres – pas plus qu'on ne peut connaître la taille moyenne de l'humanité en mesurant une seule personne.
À côté de ce problème, il y a le multivers. L'inflation gonfle l'espace si rapidement que certaines régions s'éloignent au-delà de l'horizon, tandis que d'autres restent avec nous. S'il existe une infinité de telles régions, elles existent, mais on ne peut pas vérifier leur existence. C'est comme une bibliothèque qui contient tous les livres possibles, mais où le lecteur ne peut ouvrir qu'une seule étagère.
La mécanique quantique ajoute sa question. Un grain de poussière dans un rayon de lumière est un objet quantique, mais il perd instantanément ses propriétés quantiques en heurtant les molécules d'air. Il est impossible de préparer deux états identiques d'un grain de poussière, donc on ne peut pas mener d'expérience sur un ensemble de systèmes identiques. La définissabilité opérationnelle des macro-états nous échappe.
Enfin, la théorie des cordes. Elle parle de dix ou onze dimensions, mais ces dimensions sont des propriétés de l'espace de fond dans lequel se déplacent les cordes. Aux échelles de Planck, l'espace-temps lui-même cesse d'être lisse, comme une feuille de papier froissée en boule. La critique est simple : si le fond n'est pas physique, alors les dimensions ne le sont pas non plus.
Ces cinq questions convergent vers un même point : que signifie « exister » pour une structure mathématique ? L'auteur propose une carte de ce territoire inexploré. Les philosophes reçoivent une liste d'endroits où aller, et les physiciens un rappel que leurs théories butent sur des questions qu'aucun nouveau collisionneur ne résoudra.
L'astronome nocturne regarde à nouveau dans son télescope. Maintenant, il ne voit pas seulement des ondulations, mais aussi les contours d'une carte où sont marqués cinq sentiers. Chacun mène d'une équation à une question sans formule. C'est là, à la frontière du connaissable, que la physique passe le relais à la philosophie.
L'auteur utilise l'exemple du trillionième chiffre du développement décimal de √4711 : ce chiffre n'a été calculé ni écrit par personne, mais tous ceux qui le calculeront obtiendront le même résultat — un argument en faveur de l'existence objective de la réalité mathématique. Le temps de décohérence d'une poussière de 10 micromètres à température ambiante et pression atmosphérique est de 10⁻³¹ seconde — c'est de nombreux ordres de grandeur plus petit que le temps de Planck (10⁻⁴³ s).
L'idée que nous pourrions être des objets mathématiques dans une structure mathématique fondamentale fait écho au film 'Matrix', où la réalité s'avère être une simulation, et aux récits de Jorge Luis Borges, comme 'La Bibliothèque de Babel', où tous les textes possibles existent dans un espace abstrait.