Physique atomique et connaissance humaine

Discontinuité, indétermination, dualité, irréversibilité, voyons voir avec Niels Bohr où cela mène-t-il. Avec une longue introduction, et un glossaire bien fourni, ce livre est une vraie chance de se perdre dans le petit monde hiératique de l'atome. Car se perdre ça peut-être aussi gagner en profondeur. « le contraire d'une vérité profonde peut être une autre vérité profonde.»
Pour tenter de comprendre cette physique atomique il est sans doute nécessaire de suivre un fil conducteur historique. Ici avec Bohr, on partage le vécu d'un physicien prix Nobel. D'abord ce vécu exprimé dans le langage ordinaire nous parle, avant de réduire ce monde hiératique dans le mode mathématique, ce "raffinement du langage commun" qui évite la référence au sujet conscient. Ensuite le langage ne consiste pas seulement à "remettre en ordre notre expérience" mais aussi à "éveiller des sentiments qui évoquent la totalité de notre situation".

Or l'observation des phénomènes atomiques laissent les physiciens pour le moins perplexes. D'un côté se manifestent des comportements physiques discontinus en contradiction avec la physique classique, c'est ainsi que la découverte du quantum d'action de Planck va donner naissance à la mécanique quantique. D'un autre côté la physique classique, le comportement ondulatoire, est la seule manière d'expliquer certains phénomènes comme les interférences.
Dans ce contexte Bohr rencontre un grand succès avec son premier modèle quantique de l'atome qui a le mérite d'expliquer la stabilité des propriétés physiques et chimiques de la matière, mais qui contredit encore la physique classique. Les électrons passent d'un état stationnaire à un autre état stationnaire accompagné par une émission ou absorption d'une quantité d'énergie sur le même mode que le quantum de Planck.

En fait on ne peut plus décrire objectivement ces phénomènes individuels tant les conditions de l'observation influent sur le phénomène lui-même. Heisenberg constatera en principe qu'à cette échelle quantique on ne plus connaître simultanément la position et la vitesse précise d'une particule. C'est une vision entièrement mécaniste de la nature qui s'écroule. Jusque-là on a l'idée qu'en connaissant la position et la vitesse de tous les points de l'univers, on peut connaître son état futur, ce n'est qu'une question d'intelligence.

Mais au-delà d'un mécanisme extrême, ce sont les fondements métaphysiques de toute une génération de physiciens qui vacillent. Einstein, parmi eux, dira "Dieu ne joue pas aux dés". Au fond c'est toujours le spectre de la critique de la raison pure de Kant qui taraude les esprits.
Bohr s'en écarte nettement en indiquant que si une connaissance des phénomènes atomiques est possible malgré l'absence de représentation spatio-temporelle ordinaire, c'est que « nos formes d'intuition ont en réalité une genèse empirique » contrairement au postulat de Kant qui veut que l'espace et le temps soient les deux formes de l'intuition pure, c'est-à-dire données a priori.

Après Kant il y a un courant de philosophies qui recherche un équilibre entre réalisme et idéalisme dans lequel se retrouve Bohr. Au niveau du langage il estime qu'un effort sur la forme est nécessaire pour maintenir à l'esprit la constitution d'objet inhérente à leur usage.
L'expression de la complémentarité sera sa réponse aux objections d'Einstein - petit clin d'oeil sur la couverture du livre où on peut voir les deux physiciens assis côte à côté. « La complémentarité c'est l'expression logique de notre situation en ce qui concerne la description objective dans ce domaine de l'expérience qu'est le domaine quantique. Nous devons nous contenter de considérer la représentation dans l'espace-temps et le principe de causalité, dont la combinaison est caractéristique des théories classiques, comme des traits complémentaires mais s'excluant mutuellement de la description de l'expérience. »
Son approche philosophique, son attitude d'ouverture à toute épreuve, face à l'afflux des expériences déroutantes, est ce qui lui donnera un rôle central dans la communauté mondiale des physiciens de l'atome. Son nom est associé à l'interprétation du congrès de Copenhague de 1927 réunissant le gratin de la discipline.

C'est cette approche philosophique de la complémentarité qu'il voudrait aussi partager avec les communautés de chercheurs d'autres domaines de la connaissance humaine et qui donnera lieu à des conférences qui sont restituées dans ce livre. Sous cette forme on accède à une explication vulgarisée de la physique atomique, néanmoins il doit préciser qu'il n'y a pas de mysticisme, on est toujours dans l'esprit de la science. En particulier le lecteur est seul responsable s'il croit voir le lien entre le libre-arbitre et cette espèce d'indétermination inhérente à la physique atomique.
L'objectif de Bohr est de partager des impressions sans pousser formellement les analogies des situations entre la physique et la psychologie, la biologie, l'anthropologie. Ces impressions reflètent aussi l'attitude du cercle où il a grandi et il cite d'ailleurs son père, Christian Bohr, en tant que physiologiste. En voici quelques unes :
« le traitement psychanalytique ne cherche pas à produire une connaissance bien définie d'un objet inconscient mais à rétablir un équilibre entre les expériences »
« Les attitudes mécaniste et finaliste en biologie n'apparaissent pas comme des conceptions opposées : elles signifient qu'il existe deux types de conditions d'observation qui s'excluent mutuellement et qui sont également indispensables dans notre recherche d'une description toujours plus complète de la vie organique »
« C'est la liberté de choix entre objet et sujet qui crée la multiplicité des phénomènes de conscience et la richesse des possibilités de la vie humaine ».
« La culture est un équilibre harmonieux entre des conventions issues de la tradition qui permettraient à des potentialités de la vie humaine de se développer: parmi ces potentialités il y a le mélange des cultures ».

On a évidemment à l'esprit le trou noir du nazisme et de la guerre entre 1936 à 1945, et la question morale de l'utilisation de l'atome. Ce livre n'abordera pas cette question.

Ce livre propose plusieurs articles de Niels Bohr, écrits entre 1933 et 1958. Rappelons brièvement que Bohr est un physicien danois, prix Nobel de physique en 1922. Faisant partie des chercheurs qui ont révolutionné la connaissance scientifique au début du XXème siècle, il est surtout connu pour son apport à l'édification de la mécanique quantique.
Ce livre vaut d'abord pour l'introduction très pédagogique de Catherine Chevalley, "le dessin et la couleur", permettant d'avoir une vue générale de l'oeuvre du physicien, en l'abordant selon trois thèmes : le style de Bohr, difficile, mais d'une très grande rigueur dans l'analyse des concepts de la réalité quantique, la physique de Bohr, et les conséquences philosophiques de la pensée de Bohr.
Suivent ensuite les articles proprement dits, à savoir : lumière et vie, biologie et physique atomique, philosophie naturelle et cultures humaines, discussion avec Einstein sur des problèmes épistémologiques de la physique atomique, unité de la connaissance, atomes et connaissance, et enfin la physique et le problème de la vie. L'ensemble est très ardu ! Parfois inégal… Mais souvent captivant.
Comme indiqué dans le titre, nous nous situons aux frontières de la physique scientifique moderne et de la connaissance. Bohr, brillant physicien, parcourt les frontières de la connaissance et aborde en filigrane dans l'ensemble de ces conférences le lien entre rationalité et spiritualité. le glossaire exhaustif aide à comprendre les concepts de la physique moderne du début du XXème siècle.
A conseiller vivement à tous les mordus de la révolution scientifique survenue en physique au cours de cette période, et dont on cherche encore actuellement à démontrer certains aspects et à utiliser les concepts dans des applications technologiques.

un livre qui regroupe les conférences données par le célèbre Niels Bohr qui nous font plonger dans l'esprit de l'un des pères de la physique quantique