La renaissance du temps article 7 (Lee Smolin Partie II chap. 14)

La renaissance du temps par la relativité

https://philitt.fr/2015/11/13/henri-bergson-la-duree-comme-conception-intuitive-du-temps/

la renaissance du temps

amazon.com: the trouble in physics

(La renaissance du temps le livre numérique: https://books.google.fr/books?id=O3z1nXjcDu4C&printsec=frontcover&hl=fr#v=onepage&q&f=false)

http://grit-transversales.org/article.php3?id_article=210

Lee Smolin et la physique contemporaine par matierevolution.fr

http://www.drgoulu.com/2015/01/28/la-renaissance-du-temps/#.WEuqNNThA_7 (la renaissance du temps 1/2)

http://www.drgoulu.com/2015/12/31/la-renaissance-du-temps-22/ (la renaissance du temps 2/2)

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-mecanique-quantique-est-en-171058 (la mécanique quantique est en crise par Bernard Dugué)

http://www.paris8philo.com/article-33714241.html: à propos de rien ne va plus en physique: billet de Jean Zin, pour une physique pluraliste, qui nous paraît essentiel pour comprendre les enjeux des théories physiques actuelles qui souvent tendent vers l'impossible, hors toute avancée, toute brèche se fait par dissymétrie, sans souci du qu'en-dira-t-on il suffit de voir l'attitude de Grigori Perelman, si non-chalante vis-à-vis de la communauté scientifique, ou devrait-on dire l'etablishment. Jean Zin reste un grand guetteur de ce qui se passe en science, nous vous recomandonsses articles.

Préambule: Ceci est la suite des articles de mon blog à propos des univers multiples d'Aurélien Barrau pour les quels je retiens ici les commentaires suivants: 

D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1): les propositions nouvelles face aux problèmes et paradoxes de la physique "peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent ou bien vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde".

D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chp. 9 L) Conclusion:

Cet article fait suite à mon article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)" que j'avais écrit: aujourd'hui, la physique est en crise, le monde est en crise. Avec Lee Smolin et son "rien ne va plus en physique", Carlo rovelli Parle de la schizophrénie bipolaire des physiciens (voir une révolution inachevée). La vision anthropique de Trin Xhuan Thuan et ma vision évangélique du monde, qui s'origine dans les mythes de l'Un et de l'ordre, émergeant du Chaos initial, semblent exclus de la vision de bien des physiciens et cosmologues qui découvrent, comme l'a fait Jean Pierre Luminet, que l'Univers ne peut avoir été infiniment dense et donc que le big bang ne peut avoir été tel qu'on se l'imaginait depuis de nombreuses décennies. La possibilité d'un avant big bang a été mise en évidence avec un univers précédent qui se serait condensé jusqu'à une taille extrêmement petite mais non nulle et qui aurait "rebondi" en un big bounce pour donner notre Univers actuel en expansion après le phénomène d'inflation cosmique. Un des derniers rebondissements de ces recherches, avec Lee Smolin, pourrait bien aboutir avec sa "renaissance du temps" à une solution de la contradiction entre la physique quantique et la théorie de la relativité. A priori, ce serait une théorie unifiée des interactions fondamentales.

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Nous avons vu , au cours de ce long article, de nombreuses théories nouvelles ou hypothèses qui proposent l'unification de la physique ou tout au moins des explications aux dilemmes et paradoxes que la cosmologie moderne a mis en évidence. Mais, au chapitre 8, dans "la renaissance du temps", Lee Smolin prévient: Le paradigme newtonien ne peut même pas apporter un embryon de réponse à ces questions et dilemmes: Pourquoi ces lois? Pourquoi ces conditions initiales de l'univers? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi une multitude infinie de possibilités? etc. Il appelle ceci "l'erreur cosmologique": appliquer à l’Univers entier dans sa globalité des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Dans le paradigme newtonien, ce que nous appelons une loi doit s'appliquer dans tous les cas. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau d'univers implique une approximation, parce que nous devons négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc les applications vérifiables d'une loi sont toutes des approximations. Smolin fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes. Mais si on veut appliquer une loi de la nature sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Et un seul cas n'apporte pas suffisamment d'indices pour justifier l'affirmation qu'une loi particulière de la nature s'applique. C'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique (faire de la physique dans une boite: on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel. ). Et pourquoi cette loi et pas une autre? De plus, beaucoup de théories cosmologiques (théorie des cordes, équation d’Einstein …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un principe anthropique? 

Nous pensions, dit Lee Smolin, savoir comment répondre à ces questions. Une théorie unique mathématiquement cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature. Mais cet espoir a été anéanti. On se trouve face à ce qu'il appelle "le défi cosmologique". On vient de voir qu'il faudrait étendre la science à une théorie de l'Univers entier. Le défi est qu'il ne peut pas exister de composante statique qui puisse servir de cadre de référence, car tout dans l'Univers change et il n'existe aucun extérieur., rien qui puisse être qualifié de fond par rapport auquel les mouvements du reste de l'Univers (que nous négligeons). Or, toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une partie « dynamique », qui change, et une statique, qui contient un « fond » de choses immuables, comme les constantes fondamentales.  Le « défi cosmologique » consiste à formuler une théorie de l’univers « indépendante du fond », purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: "Lorsqu’on fait de la « physique dans une boite », le « fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre « lois » et « conditions initiales » aggrave le problème qu’elle résout « dans une boite » : si nos observations du fond diffus cosmologique ne correspondent pas bien à la théorie de l’inflation cosmologique, faut-il corriger la loi ou les conditions initiales? Smolin critique aussi les théories effectives qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit." Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger."

Je vais retracer "ma lecture" du livre de Lee Smolin d'une manière peu orthodoxe en ne commençant pas par la partie I ("le poids: le mort du temps), mais par la partie II "Lumière: la renaissance du temps". "La mort du temps" est l'épilogue de la constatation de Lee Smolin: "rien ne va plus en physique (l'échec de la théorie des cordes)" et Problèmes du modèle standard et physique au-delà du modèle. J'ai commencé cette partie II par ma lecture des chapitre 8 (Einstein insatisfait - L'erreur et le dilemme cosmologique) , 9 (le défi cosmologique), 10 (Nouveaux principes de cosmologie), 11 (les lois évolutives) 12 (la mécanique quantique et le libération de l'atome), 13 (le combat de la relativité et du quantum). 

Puis j'ai fait une pause pour approfondir l'interprétation non dominante de la mécanique quantique de Bohm dans La physique quantique version variables cachées et le dialogue Bohm et Krishnamurti avant d'écrire cet article qui donne ma lecture du chapitre 14 "la renaissance du temps par la relativité"

(Rien ne va plus en physique ! - L'échec de la théorie des cordes) 

1) Un point sur "ma lecture" du livre de Lee Smolin "la renaissance du temps"

A ce stade de mes articles, il est nécessaire de faire un point sur la vision de Lee Smolin.      4-     1-1) Nous avons commencé par affirmer avec Lee Smolin dans l'article 1 (chapitre 8), que "La seule manière d'échapper à ces problèmes, dilemmes et paradoxes, est d'adopter une méthodologie qui va au-delà du paradigme newtonien, c'est à dire chercher un nouveau paradigme applicable à la physique à l'échelle de l'univers. Sinon prévient Lee Smolin, on se place face au risque que la physique finisse dans l'irrationalité et le mysticisme. Mais tous arguments de la première partie du livre "la renaissance du temps" qui poussent à éradiquer le temps hors de la physique sont basés sur le paradigme newtonien et sur l'hypothèse qu'il peut être étendu à l'univers dans son entier. Mais si c'est faux, ces arguments pour éliminer le temps s'écroulent, et quand nous abandonnons le paradigme newtonien, il devient possible de croire que le temps est réel et on peut envisager la construction d'une "vraie(?)" théorie cosmologique dont on espère qu'elle fera mieux que les théories actuelles". Rappelons qu'il est la source de toutes les théories modernes, quantiques ou relativistes. Il nous conduit à deux questions auxquelles aucune théorie basée sur ces paradigmes ne pourra jamais répondre.*Pourquoi ces lois? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde?

     1-2) Dans L'article 2 (chapitre 9), toujours avec la "renaissance du temps" de Lee Smolin, nous avons dit que les applications vérifiables d'une loi de la nature sont toutes des approximations et si on veut appliquer une loi sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer. Mais il n'existe qu'un univers, ce qui signifie qu'appliquer une loi particulière à un cas unique et cela ne peut apporter suffisamment d'indices pour affirmer qu'une loi particulière s'y applique. Lee Smolin suggère d'appeler ceci le dilemme cosmologique. De plus, toutes les théories sont basées sur un partage du monde en ses composantes dynamiques et un fond qui "le cerne". Ce fond va du choix des lois à le géométrie de l'espace temps. Et même la relativité générale, qui décrit une géométrie dynamique, considère d'autres structures fixes comme la topologie et la dimension de l'espace. C'est la caractéristique géniale du paradigme newtonien. C'est elle qui a contribué au succès fulgurants des modèles scientifiques relativiste et quantique. Mais c'est paradoxalement ce qui rend ce paradigme inapplicable dans sa globalité. En effet, il ne peut pas exister de composante statique car tout dans l'univers change et il n'existe aucun extérieur, rien par rapport les mouvements du reste puissent être mesurer si l'univers est ce qui contient TOUT. Surmonter ce obstacle est ce que Lee Smolin appelle le défi cosmologique. Mais comment surmonter cet obstacle et relever le défi? Nous devons formuler une théorie nouvelle, que nous pourrons appliquer de façon consistante (sans incohérence) à TOUT l'univers. Et cette théorie doit être "indépendante du fond". Smolin rappelle que la physique expérimentale est l'étude des subdivisions de la nature. Le sous-système modélisé par une théorie approchée comme s'il existait seul dans l'univers, en négligeant tout ce qui lui est extérieur, s'appelle un système isolé. Pour obtenir ces résultats de Lee Smolin, il n'y a que 3 suppositions à faire: les lois de la relativité générale sont vraies, l'énergie contenue dans la matière est positive et le son ne peut se propager plus vite que la vitesse de la lumière. Sur un plan fondamental, cela signifie qu'il n'existe rien dans la nature qui puisse être un système isolé des influences du reste de l'univers. C'est ce que Lee Smolin appelle le principe de non isolation des systèmes. Un conséquence de e que dit Smolin est que toutes les théories importantes de la physique sont des modèles de subdivisions de la nature produites par les expérimentateurs, des théories effectives mais approchées. Dans l'histoire de la physique, on n'a jamais pu comparer les prévisions d'une théorie voulant être "vraiment fondamentale" avec l'expérience (une théorie "fondamentale" ne peut comprise comme une théorie effective). 

     1-3) Une nouvelle cosmologie? Dans mon article 3 (chapitre 10), nous commençons cette recherche qui pourra peut-être déboucher sur  une nouvelle cosmologie, une vraie théorie de l'univers entier, qui englobe tout. Une telle théorie doit éviter le dilemme cosmologique et être indépendante du fond, Elle doit contenir ce que nous savons déjà sur la nature: les théories actuelles (le modèle standard, la relativité générale et la physique quantique) doivent en émerger en tant qu'approximations dès qu'on se restreint aux échelles de distance et de temps plus petites que le cosmos, elle doit être scientifique et donc impliquer des prédictions spécifiques qu'on peut anticiper et mettre en test avec des expériences réalistes,  elle devrait répondre à la question que nous avons évoquée dans l'article I au chapitre 2: l'erreur cosmologique -Pourquoi le paradigme newtonien ne pourra pas nous apporter de réponse?): "Pourquoi ces lois"? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde? Comment et pourquoi les particules élémentaires et les 4 forces (et y a t-il une 5ème force?), elle devrait répondre à la question "Pourquoi ces conditions initiales? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi le nombre infini de possibilités?" Nous devons exiger un principe de fermeture explicative pour que les explications que donnera notre théorie soient des aspects de notre univers qui dépendent uniquement des choses qui existent ou se produisent dans l'univers. Aucune chaîne d'explication ne doit aboutir hors de l'univers. La nouvelle théorie doit être conforme au principe de raison suffisante Leibniz, qui dans sa formulation originelle affirme que « jamais rien n'arrive sans qu'il y ait une cause ou du moins une raison déterminante, c'est-à-dire qui puisse servir à rendre raison a priori pourquoi cela est existant plutôt que non existant et pourquoi cela est ainsi plutôt que de toute autre façon »

Conséquences qui devraient contraindre une théorie cosmologique.      

* Principe d'absence d'actions sans réciproque: rien dans l'univers ne peut agir sur d'autres choses sans en être affecté. Toutes les forces et les influences devraient être mutuelles (action = réaction). 

 *Ce principe d'absence d'action sans réciproque, par ailleurs, interdit toute référence à une structure de fond. Nous l'avons vu dans l'article 1 au chapitre 1 avec "Le défi cosmologique". *Ceci constitue en fait l'essence de la philosophie du "relationalisme". Chaque entité dans l'univers évolue dynamiquement, en étant en interaction avec tout le reste de l'univers.

Pour la nouvelle théorie cosmologique (encore inconnue), il ne peut y avoir de symétries fondamentales. Il résulte du "relationisme" et de ses conséquences qu'il ne peut y a avoir aucune symétrie fondamentale dans la nature. la théorie cosmologique inconnue ne devra contenir ni symétries, ni lois de conservation.

     1-4) Mon article 4: (chapitre 11) Les lois évolutives.  Le message principal de la partie II du livre de Lee Smolin, a été jusqu'à présent que, pour progresser, la physique doit aller au-delà du paradigme newtonien et abandonner l'idée que les lois sont éternelles et intemporelles. Il faut partir de l'idée que qu'il y a un temps qui est réel dans lequel les lois évoluent. Appelons sélection naturelle cosmologique la théorie dans laquelle les lois évoluent. Une telle théorie a été développée à la fin des années 1980 et publiée en 1992: "Did the Universe Evolve?"  La S-N-C est inconcevable si le temps n'est pas réel et de plus, ce scénario implique que le temps soit universel en plus d'être réel.

Toute la discussion de ce chapitre, conclut Lee Smolin, n'est pas tant la création d'univers à partir de trous noirs ou à partir de bulles durant l'inflation que du rôle joué par le temps et la dynamique dans la logique par laquelle les scénarios expliquent des propriétés connues de l'univers et en prédisent de nouvelles. Une théorie qui postule une évolution continue au cours du temps fait mieux que la théorie intemporelle pour expliquer les éléments de preuve observationnels. Elle fait une prédiction propre, tandis que les prédictions de l'argument anthropique sont ajustables, comme on l'a vu, selon l'utilisation que nous voulons en faire. Les hypothèses basées sur l'idée que les lois de la nature évoluent avec le temps sont plus vulnérables à la falsification que les scénarios de cosmologie intemporelle, donc plus scientifiques au sens de Popper. Pour Smolin, la réalité du temps est donc la clef pour affronter le mystère de "ce" qui sélectionne les lois de la physique. 

     1-5) Dans mon article 5, (chapitre 12), La mécanique quantique et la libération de l'atome, ous commençons par parler du temps et ce qu'en disent les physiciens. Il se trouve que le fait de considérer que le temps est fondamental peut aider, comme nous allons le voir plus loin à résoudre l'énigme de la signification à donner à la mécanique quantique. La réalité du temps permet même une nouvelle formulation de la théorie quantique comme nous allons le voir aux chapitres 3) et 4) et cela peut nous éclairer sur la façon dont les lois évoluent avec le temps.

La physique quantique ne donne que des prédictions statistiques des résultats d'expériences. Elle est extraordinairement utile et efficace parce qu'elle fournit à la physique un langage et un cadre pour organiser d'immenses quantités de données empiriques. Si elle ne permet ni d'expliquer ni de montrer ce qui se déroule réellement au niveau subatomique, elle fournit un algorithme qui, jusqu'à ce jour fonctionne admirablement, pour prédire les probabilités des résultats d'une expérience. Mais l'efficacité n'est pas forcément un gage de véracité. Aussi, Lee Smolin en est venu à croire que la mécanique quantique connaîtra le même sort que les théories de Ptolémée et de newton. "Peut-être ne pouvons-nous pas la comprendre tout simplement parce qu'elle n'est pas vraie? Au lieu de cela, il est vraisemblable que qu'elle soit une approximation d'une théorie plus profonde qui sera plus simple à comprendre. Cette théorie plus profonde est la théorie cosmologique inconnue que désignent tous les arguments de cet ouvrage (la renaissance du temps). La clef est, ici encore, la réalité du temps" qui rendrait possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique: "Une nouvelle interprétation de la mécanique quantique est proposée selon laquelle la priorité, la liberté et le jeu de la nouveauté jouent le rôle central. Ceci est basé sur une modification des postulats de la théorie quantique donnés par Masanes et Muller. Nous soutenons que la mécanique quantique se caractérise uniquement comme la théorie probabiliste dans laquelle les systèmes individuels ont une liberté maximale dans leurs réponses à expérimenter, compte tenu des axiomes raisonnables pour le comportement des probabilités dans une théorie physique.(voir smolin&n