La Fin des certitudes

Ilya Prigogine

Description

« En cette fin de siècle, la question de l'avenir de la science est souvent posée. Je crois que nous sommes seulement au début de l'aventure. Nous assistons à l'émergence d'une science qui n'est plus limitée à des situations simplifiées, idéalisées, mais nous met en face de la complexité du monde réel, une science qui permet à la créativité humaine de se vivre comme l'expression singulière d'un trait fondamental de tous les niveaux de la nature. J'ai tenté de présenter cette transformation conceptuelle qui implique l'ouverture d'un nouveau chapitre dans l'histoire féconde des relations entre physique et mathématique sous une forme lisible et accessible à tout lecteur intéressé par l'évolution de nos idées sur la nature. Nous ne sommes qu'au début de ce nouveau chapitre de l'histoire de notre dialogue avec la nature. » Ilya PrigogineIlya Progogine, prix Nobel de chimie, est professeur à l'université libre de Bruxelles et à l'université du Texas à Austin.

Sujets

• Chimie
• Molecular Modeling
• Sciences et techniques
• Computational
• Chemistry
• Science

Informations

• Publié par: Odile Jacob
• Date de parution: 01 janvier 1996
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782738164667
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

© O DILE J ACOB , 1996, DÉCEMBRE  2009 15, RUE S OUFFLOT , 75005 P ARIS
www.odilejacob.fr
ISBN : 978-2-7381-6466-7
ISSN : 1957-9411
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Cet ouvrage a une histoire curieuse. Initialement il s’agissait de préparer la traduction de l’ouvrage Entre le Temps et l’Éternité écrit en collaboration avec Isabelle Stengers. Nous avons préparé plusieurs versions successives (dont l’une a paru en langue allemande 1 et l’autre en russe 2 ). Mais les progrès accomplis récemment dans ce sujet m’ont forcé à procéder à une révision de la présentation. Par modestie Isabelle Stengers a souhaité ne plus être coauteur mais apparaître comme ma « collaboratrice » alors que sans elle ce livre n’aurait ras été écrit. De plus j’avais préparé le texte en anglais, elle l’a traduit en français et l’a amélioré sur de nombreux points. Je la remercie de tout cœur.
Ce livre est le résultat d’un travail d’équipe qui s’est prolongé sur de nombreuses années. Je ne puis citer tous ceux qui y ont contribué. Je voudrais toutefois souligner l’importance de la jeune équipe dont font partie I. Antoniou (Bruxelles), D. Driebe (Austin, USA ), H. Hasegawa (Austin, USA ), S. Tasaki (Kyoto) et T. Petrosky (Austin, USA ). Bon nombre d’idées sur le temps, le déterminisme et l’irréversibilité présentées dans cet ouvrage avaient été formulées précédemment mais c’est grâce à eux qu’elles ont pu être précisées et trouver une formulation mathématique élégante.
Je ne voudrais pas oublier toutefois ma vieille équipe de Bruxelles qui a préparé ce travail et remercier en particulier R. Balescu, M. de Haan, Fr. Henin, Cl. George, A. Grecos et F. Mayné.
Enfin ma gratitude va aussi aux institutions qui ont soutenu ces travaux, en particulier la Communauté française de Belgique, le gouvernement fédéral belge par l’intermédiaire des Pôles d’attraction universitaire, les Instituts internationaux de physique et de chimie Solvay, le Département de l’Énergie des États-Unis, l’Union européenne et la Welch Foundation (Texas).
Enfin, je voudrais remercier Mme Odile Jacob pour la patience dont elle a fait preuve et pour ses encouragements. Gérard Jorland m’a aidé par ses remarques à mieux me faire comprendre.
Devant tous les problèmes nouveaux qui aujourd’hui se dessinent à l’horizon, il n’est pas facile de prendre le temps d’écrire un livre. Si j’ai pu transmettre au lecteur ma conviction que nous assistons à un changement radical de la direction suivie par la physique depuis Newton, ce livre aura atteint son but.
Avant-propos

UNE NOUVELLE RATIONALITÉ

Selon Karl Popper, le sens commun tend à affirmer « que tout événement est causé par un événement qui le précède, de sorte que l’on pourrait prédire ou expliquer tout événement… Par ailleurs, le sens commun attribue aux personnes saines et adultes la capacité de choisir librement entre plusieurs voies d’action distinctes 1 … ». Cette tension à l’intérieur du sens commun se traduit dans la pensée occidentale par un problème majeur, que William James 2 a appelé le « dilemme du déterminisme ». Ce dilemme a pour enjeu notre rapport au monde et particulièrement au temps. Le futur est-il donné ou bien est-il en perpétuelle construction ? La croyance en notre liberté est-elle une illusion ? Est-elle une vérité qui nous sépare du monde ? Est-elle la manière dont nous participons à la vérité du monde ? La question du temps est au carrefour du problème de l’existence et de la connaissance. Le temps est la dimension fondamentale de notre existence mais il est également au cœur de la physique car ce fut l’incorporation du temps dans le schéma conceptuel de la physique galiléenne qui fut le point de départ de la science occidentale.
Certes, ce point de départ est un triomphe de la pensée humaine, mais il est également à l’origine du problème qui fait l’objet de ce livre. On sait qu’Einstein a souvent affirmé que « le temps est illusion ». Et en effet, le temps tel qu’il a été incorporé dans les lois fondamentales de la physique, de la dynamique classique newtonienne jusqu’à la relativité et à la physique quantique, n’autorise aucune distinction entre le passé et le futur. Aujourd’hui encore pour beaucoup de physiciens, c’est là une véritable profession de foi : au niveau de la description fondamentale de la nature, il n’y a pas de flèche du temps.
Et pourtant partout, en chimie, en géologie, en cosmologie, en biologie ou dans les sciences humaines le passé et le futur jouent des rôles différents. Comment la flèche du temps pourrait-elle émerger d’un monde auquel la physique attribue une symétrie temporelle ? C’est là le paradoxe du temps, qui transpose en physique le « dilemme du déterminisme ». Le paradoxe du temps est au centre de ce livre.
Le paradoxe du temps n’a été identifié que tardivement, dans la seconde moitié du XIX e  siècle, grâce aux travaux du physicien viennois Ludwig Boltzmann. Celui-ci avait cru pouvoir suivre l’exemple de Charles Darwin en biologie et donner une description évolutionniste des phénomènes physiques. Sa tentative eut pour effet de mettre en lumière la contradiction entre les lois de la physique newtonienne basées sur l’équivalence entre passé et futur et toute tentative de formulation évolutionniste affirmant une distinction essentielle entre futur et passé. À l’époque, les lois de la physique newtonienne étaient acceptées comme l’expression d’une connaissance idéale, objective et complète. Puisque ces lois affirmaient l’équivalence entre le passé et le futur, toute tentative de conférer une signification fondamentale à la flèche du temps apparaissait comme une menace contre cet idéal. La situation n’a pas changé aujourd’hui. Ainsi de nombreux physiciens considèrent-ils la mécanique quantique, dans le domaine de la microphysique, comme la formulation définitive de la physique, de même que les physiciens de l’époque de Boltzmann tenaient pour définitives les lois de la physique newtonienne. Aussi la question demeure : comment incorporer la flèche du temps sans détruire ces constructions grandioses de l’esprit humain ?
Depuis l’époque de Boltzmann, la flèche du temps a donc été reléguée dans le domaine de la phénoménologie. Ce seraient nous, humains, observateurs limités, qui serions responsables de la différence entre passé et futur. Cette thèse, qui réduit la flèche du temps au caractère approximatif de notre description de la nature, est encore soutenue dans la plupart des livres récents. D’autres auteurs renoncent à demander aux sciences la clef du mystère insoluble que constituerait l’émergence de la flèche du temps. Or, depuis Boltzmann, la situation a profondément changé. Le développement spectaculaire de la physique de non-équilibre et de la dynamique des systèmes dynamiques instables associés à l’idée de chaos nous force à réviser la notion de temps telle qu’elle est formulée depuis Galilée.
En effet, au cours des dernières décennies, une nouvelle science est née, la physique des processus de non-équilibre. Cette science a conduit à des concepts nouveaux tels que l’auto-organisation et les structures dissipatives qui sont aujourd’hui largement utilisés dans des domaines qui vont de la cosmologie jusqu’à l’écologie et les sciences sociales, en passant par la chimie et la biologie. La physique de non-équilibre étudie les processus dissipatifs, caractérisés par un temps unidirectionnel, et ce faisant elle confère une nouvelle signification à l’irréversibilité. Précédemment, la flèche du temps était associée à des processus très simples, tels que la diffusion, le frottement, la viscosité. On pouvait conclure que ces processus étaient compréhensibles à l’aide des seules lois de la dynamique. Il n’en est plus de même aujourd’hui. L’irréversibilité n’apparaît plus seulement dans des phénomènes aussi simples. Elle est à la base d’une foule de phénomènes nouveaux tels que la formation des tourbillons, des oscillations chimiques ou du rayonnement laser. Tous ces phénomènes illustrent le rôle constructif fondamental de la flèche du temps. L’irréversibilité ne peut plus être identifiée à une simple apparence qui disparaîtrait si nous accédions à une connaissance parfaite. Elle est une condition essentielle de comportements cohérents dans des populations de milliards de milliards de molécules. Selon une formule que j’aime répéter : la matière est aveugle à l’équilibre là où la flèche du temps ne se manifeste pas ; mais lorsque celle-ci se manifeste, loin de l’équilibre, la matière commence à voir ! Sans la cohérence des processus irréversibles de non-équilibre, l’apparition de la vie sur la Terre serait inconcevable. La thèse selon laquelle la flèche du temps est seulement phénoménologique devient absurde. Ce n’est pas nous qui engendrons la flèche du temps. Bien au contraire, nous sommes ses enfants.
Le second développement concernant la révision du concept de temps en physique a été celui des systèmes dynamiques instables. La science classique privilégiait l’ordre, la stabilité, alors qu’à tous les niveaux d’observation nous reconnaissons désormais le rôle primordial des fluctuations et de l’instabilité. Associés à ces notions apparaissent aussi les choix multiples et les horizons de prévisibilité limités. Des notions telles que le chaos sont devenues populaires et envahissent tous les champs de la sci