Les incertitudes d’un chat zombie

chat credits roger smith (licence creative commons)

Quelle théorie pour quelle pratique ?

Par Emmanuel Brunet Bommert.

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L’observation est le cœur battant du travail intellectuel, l’ouverture par laquelle la connaissance vient à l’esprit. Si les progrès de la science moderne nous donnent aujourd’hui l’illusion de son caractère obsolète, c’est que notre espèce est prompte à céder aux prétentions, en matière de compréhension du monde. L’idée se fraye toujours un chemin vers la pensée par nos sens, quelle que soit l’expérience ou le concept.

Ce n’est pas tant l’expérimentation qui permet la vérification de nos théories les plus audacieuses que cette capacité à observer un évènement prédit par l’hypothèse, permettant à notre conscience de donner un sens intelligible à l’information, en adéquation avec la réalité. Qu’il s’agisse de l’essai le plus élémentaire de la chimie jusqu’aux travaux des accélérateurs de particules, tous ne sont que des moyens pour nos perceptions de capturer une vérité du monde.

La véracité d’un fait dépend grandement de notre capacité à reproduire son fonctionnement dans un environnement contrôlé ou, à défaut, d’en contempler le déroulement spontané dès lors que les conditions sont réunies. Le caractère « poétique » de notre univers n’est pas contenu dans ses lois, mais dans ce fait qu’elles soient si claires qu’il est possible d’en examiner la plupart de par nos sens. Toutefois, si cette capacité est immense par son potentiel, elle a des limites : l’observation ne nous protège pas de l’erreur.

Les scientifiques les plus attachés aux « méthodes » ont tort d’imaginer que la langue courante est responsable des imprécisions scientifiques, du fait des faiblesses de l’esprit humain : dans de nombreux cas, le monde autorise plusieurs réponses à un problème. La solution qui décrira notre réalité avec exactitude ne pourra être découverte que lorsque nous disposerons du moyen d’achever une vérification admissible. Pourtant, cela n’implique en rien que toutes les autres options proposées soient inconcevables : l’on peut parfaitement imaginer, sinon créer, un univers bâtit sur des lois physiques distinctes, du fait qu’elles ne sont pas inimaginables. Pour cela, nous pouvons dire des lois de la nature qu’elles sont « falsifiables », au contraire des axiomes, dont la réfutation se trouve au-delà de l’imagination.

Le langage n’est pas plus imprécis que la logique qu’il permet de former ni moins adapté à l’éclaircissement des problèmes que les mathématiques. L’algèbre et la géométrie reposent entièrement sur des concepts que les différents dialectes parviennent à traduire convenablement en textes rédigés. La langue est un outil, servant à communiquer et manipuler l’idée, elle peut aider à la formulation du discours, mais s’avère peu pratique pour sa démonstration. Ce n’est pas qu’elle en soit incapable, mais il faut quantité de travail au littéraire pour exposer convenablement son résultat, du fait qu’il doit s’astreindre à clarifier ce qu’il exprime, un défaut qui suffit à l’écarter des laboratoires.

Elle est pourtant bien présente dans toutes les documentations scientifiques : les livres de cours, par exemple, s’astreignent à exposer les discours par la langue du fait que les possibilités de la formalisation logique sont limitées. La plupart des problèmes futurs n’ayant pas encore été découverts, il est peu probable que les mathématiques actuelles, créés à dessein comme autant d’outils sur mesure, soient capables d’en retranscrire les nuances sans modifications, alors qu’à contrario la langue permet d’exprimer tout ce qui peut être pensé.

C’est pourquoi l’on assiste à cet étonnant paradoxe : les littéraires développent parfois des discours scientifiques parfaitement valides, dont les mathématiciens peinent à codifier les démonstrations. Ainsi, bien avant que ne soit formulé la célèbre équation « E=mc² », les notions d’énergie, de masse et de célérité durent être définies par des moyens littéraires plus classiques. Nous serions même bien en peine de formuler un calcul compréhensible définissant précisément le concept de « vitesse », sans utiliser un seul mot, puisque les mathématiques n’ont pas pour objet de définir, mais de manipuler l’information. Les physiciens, chimistes et intellectuels des sciences « fondamentales » s’entendent simplement à n’accepter qu’une définition conventionnée des choses ou « norme », afin de réduire le risque d’une mésentente sur le sens.

Le dogme qui vise à structurer la connaissance en accord avec un dialecte que l’on aurait artificiellement débarrassé de son imprécision, est un mythe. C’est justement cette caractéristique de la langue qui nous permet d’exprimer les lois de notre monde chaotique, encore majoritairement méconnu. La formalisation mathématique s’établit moins comme un langage à part qu’il conviendrait d’imiter que comme un outil faisant écho à l’expression, facilitant son usage lors de la formation des discours dont les définitions sont normalisées. En conséquence, leur usage est inévitable en physique mais beaucoup plus accessoire à la biologie, par exemple, sans que cette dernière n’en soit moins scientifique pour autant.

La langue peut fonctionner dans la précision, traitant alors de chaque détail, toutefois là où le mathématicien n’aura besoin que de quelques caractères pour établir un fait, le littéraire devra produire des milliers de pages pour préciser le moindre terme, rendant sa tâche aussi longue que difficile. Un mot peut, selon les conditions, marquer toute une gamme de significations, alors qu’un « calcul » décrira exactement ce qu’il désigne, sans plus : il est inutile en dehors de ce pourquoi il est fait, s’avérant alors vide de sens pour les problèmes qui sortent de sa catégorie, comme chercher à obtenir la racine carrée d’une droite, par exemple.

Les mots sont conçus pour exposer l’ensemble des solutions possibles, y compris celles qui entrent dans le domaine de la fiction et les mathématiques, qui s’établissent sur le langage, se basent dès lors sur des postulats littéraux dont la véracité peut être compromise. En conséquence, la théorie la plus élégante peut s’avérer fausse tout en étant animé d’un raisonnement valide, en l’absence d’un moyen d’établir une certitude par l’observation, l’entendement humain n’étant pas infaillible malgré sa puissance.

L’objectivité marque la seconde limite de l’observation. Un personnage quelconque, se trouvant enfermé seul dans une pièce, immobile et silencieux, n’apparaitra pas avoir la moindre incidence sur son environnement s’il ne fait que regarder les murs qui l’entourent. Toutefois, dans cet exemple, la lumière qu’il interprète implique un transfert d’information : pour examiner une simple cloison, il a bien fallu prélever un peu de l’énergie disponible dans la pièce. Cette minuscule variation place l’observateur comme un acteur passif, qui entre en relation avec son sujet : il prend part à ce qu’il voit, car sa présence modifie l’environnement.

Lorsque le physicien examine une structure atomique avec un microscope électronique, il l’étudie dans l’état où elle se trouve lorsqu’elle est bombardée d’électrons, non dans sa condition naturelle. Le biologiste en immersion dans la jungle, qui guette quelque animal, modifie par sa présence le déplacement des créatures voisines, changeant par-là certaines caractéristiques de l’environnement de son sujet. Quel que soit le problème, du plus élémentaire au plus complexe, la présence d’un spectateur aura une incidence sur l’étude.

Cette perturbation amène ce que l’on pourrait nommer des « interférences », qui ne posent pas de difficulté dans un système autogéré, puisque sa structure tend à compenser les variations, rétablissant alors le statut quo. Pour peu que l’observateur soit capable de réduire l’impact de sa présence, il pourra se faire une idée précise de son sujet et établir la plupart des principes quant à son fonctionnement. Cependant s’il n’est pas assez capable, la perturbation causée peut conduire à l’instabilité du système, un déséquilibre qui implique un échec de la procédure, du fait que le bouleversement biaise totalement l’observation.

Il se fait des millions de moyens de rater une expérience et, par voie de conséquence, une observation. En chimie, la production d’un certain composé peut être perturbée par l’introduction accidentelle d’un réactif à un moment du procédé. En physique, dans la reproduction d’un phénomène atomique, si l’on prévoyait d’utiliser une feuille d’or pour effectuer un test et que le métal n’est pas aussi pur qu’il devrait l’être. En biologie, où le plus léger parfum peut révéler la présence du scientifique à un animal qui, s’il avait été présent, aurait permis une compréhension plus précise des comportements de son prédateur.

Fondamentalement, toute production industrielle n’est rien de plus que la répétition d’une expérience à grande échelle, où le producteur n’est qu’observateur du déroulement contrôlé d’un phénomène naturel. Il n’est pas inimaginable que nous découvrions dans le futur une planète ayant une surface naturellement recouverte de chlorure de polyvinyle, sous forme plastique. En effet, ce n’est pas parce que quelque chose doit être produit artificiellement sur notre planète qu’il n’est pas naturel, pour autant.

En conséquence, il existe une marge d’erreur non nulle pour toute fabrication industrielle, même dans le cadre d’une application parfaite de la procédure : l’observateur, la machinerie, l’environnement, toutes ces variables s’appliquent sur le résultat obtenu. C’est pourquoi l’eau n’a pas la même qualité selon l’endroit où elle se filtre, ni l’acier la même performance selon les mains qui le façonnent. Dans tous les cas où il existe plusieurs réponses acceptables à un même problème, la découverte des solutions les plus exceptionnelles peut ne jamais avoir lieu, du fait que les interférences nous en empêchent, au point que reproduire tel procédé s’avère impossible.

Lorsque l’on quitte l’étude d’un système complexe, autogéré, pour se concentrer sur celle d’un constituant élémentaire, le problème de la perturbation devient critique : avec un objet quantique, nos instruments changent le résultat obtenu. Au point qu’il est impossible pour le scientifique de déterminer s’il est parvenu à sa finalité par chance, par dessein ou parce que c’est ainsi que les choses se font. Son examen n’est pas moins objectif qu’à une dimension plus élevée, mais au niveau élémentaire du monde, un désordre marginal est fondamental et la plus infime perturbation se mélange au reste des données. En effet le « bruit de fond » est de même dimension, sinon plus grand, que l’élément observé.

C’est pourquoi il est si complexe d’acquérir des certitudes sur la gravité ou l’électromagnétisme à l’échelle du femtomètre, alors qu’il est si aisé en comparaison d’y parvenir à proportion macroscopique. L’univers quantique apparaît être comme une boite fermée, qu’il est impossible d’ouvrir sans détruire son contenu. Ce concept fut par ailleurs illustré par la plus célèbre métaphore féline de l’histoire des sciences : le paradoxe du chat de Schrödinger.

Si l’on enferme un chat dans une boite opaque et insonorisée, que l’on relie ensuite à une capsule de poison qui a exactement une chance sur deux de toucher l’animal, est-il vivant ou mort à la fin de la procédure ? Si l’observateur ne peut ouvrir le contenant et qu’aucune information ne lui parvient depuis l’intérieur le chat est, jusqu’à preuve du contraire, à la fois mort et vivant. C’est une façon pour l’expérimentateur d’établir qu’il n’est plus possible de répondre à la question avec une convenable certitude, l’observation étant impossible.

Se construit donc une nouvelle façon d’établir la vérité : si l’on ne peut obtenir de certitude par un procédé quelconque, nous pouvons toutefois déterminer certaines options à partir duquel travailler. Tant que les solutions admissibles ne sont pas illimitées, l’on peut établir plusieurs théorèmes basés sur chacune, afin d’éliminer par la suite celles qui entreront en contradiction avec le comportement de l’objet concerné en d’autres circonstances. Par ce cheminement, notre physique moderne accepte des théories antagonistes, alors même que la formalisation logique nous promettait un avenir débarrassé de l’imprécision.

La science peut admettre la formulation d’une théorie basée sur une probabilité plutôt que sur une certitude démontrable, tant qu’il existe un moyen d’établir telle présomption par l’observation. Si l’on découvre expérimentalement une particule nommée « X », mais que l’on hésite sur sa nature entre plusieurs options, toutes ces probabilités sont des faits tant que cette particule l’est aussi, et qu’à chaque observation se soulève un doute équivalent. Dans l’exemple du « chat mort-vivant », l’expérimentateur peut parfaitement conclure qu’il existe deux réalités distinctes : l’une où le chat est vivant et l’autre où il est mort.

À partir de là, libre à lui d’établir un cheminement à ces deux vérités, afin de ne retenir que celle qui s’avèrera juste en toutes autres circonstances. Il devra toutefois accepter l’idée qu’elles puissent demeurer équivalentes jusqu’à la fin des temps, sans que rien ne vienne contredire ni l’une ni l’autre. En conséquence, le fait de ne pas pouvoir décrire les réactions des objets les plus élémentaires de notre monde impliquerait inévitablement une impossibilité de prédire le fonctionnement du reste de l’univers avec une exactitude parfaite. Une marge d’imprécision, dont l’importance dépendra de la sensibilité des systèmes aux conditions initiales, sera toujours à prendre en compte.

Subséquemment, dans tous ces domaines où les conditions initiales ont justement une importance déterminante, nos prédictions s’avèreraient imprécises : l’univers pourrait bien être totalement déterministe que nous serions incapables de le prouver pour autant, faute d’une observation viable de l’infiniment petit. Tout à l’inverse, il serait aisé d’en déduire le caractère indéterministe du monde, sans que jamais la preuve ne soit totalement faite quant à cette autre réalité.