Histoires De Vide

1

Histoires de Vide Celui qui croyait au Vide et celui qui n'y croyait pas Simon Diner [email protected]

Dans ce texte les mots marqués d’un * renvoient aux entrées correspondantes du Lexique de Philosophie Naturelle

http://www.peiresc.org/DINER/Lexique.pdf Petite promenade à travers vingt cinq siècles de discours sur le vide. On découvre avec étonnement que toutes les opinions sont dans la nature et que le mystère reste aussi épais que jamais. Ce texte ne doit pas être lu une fois pour toute. Il faut s'y promener comme en un jardin anglais et y revenir sans cesse sur ses pas. Il ne faut jamais perdre de vue que le sens des mots change au cours des temps et que le mot vide lui même, se livre à une gigantesque valse hésitation entre la chose (comme çà) et le signe (comme si*). Le Vide est une des catégories les plus fondamentales de la Physique et de la Métaphysique. Ecrire une histoire du Vide reste encore aujourd'hui à faire1 . Nous ne tenterons pas ici une écriture raccourcie de cette histoire.

Pour une histoire du Vide qui s'arrête à Pascal, le lecteur peut lire le passionnant récit de Michèle Porte: Le Vide et l'Un (Ouvrage hors collection des Cahiers de Fontenay.1988. E.N.S. 81 avenue Lombart. BP 81. 82266 Fontenay aux Roses. Cedex).

1

2

Nous proposons cependant une promenade à travers les conceptions du vide, par le truchement de citations couvrant vingt cinq siècles de l'évolution philosophique et scientifique. A notre avis, toutes ces opinions, dans leur diversité, révèlent les facettes multiples du problème. Elles n'ont pour ainsi dire pas vieilli, et nous nous gardons de la moindre attitude de tendresse amusée ou de condescendance vis à vis de pensées, y compris les plus actuelles, qui gardent toute leur validité. Nous essaierons d'employer ici le mot Vide comme équivalent de Rien*, et d'utiliser le mot Ether* pour désigner un Vide Plein, ou tout au moins un vide de matière ordinaire et de lumière. Mais nous n'y réussirons sans doute pas et le contexte dira chaque fois au lecteur, nous l'espérons, si notre Vide est vide ou plein.

PARMENIDE d'Elée ( 515-470 av. JC) Celui qui n'y croyait pas. On ne pourra jamais par la force prouver Que le non-être a l'être Car il croyait en l'Unité de l'Etre et en sa permanence (principe de conservation de l'être). Mais le problème du non-être* est sans doute d'une Elle s'appuie sans cesse sur le monument du XXème siècle que constitue le livre de Pierre Duhem: Le système du monde. Histoire des doctrines cosmologiques de Platon à Copernic. 10 volumes. Hermann. Paris 1959. Toutes les histoires de l'Atomisme, devraient pouvoir être lues parallèlement comme des histoires du Vide. C'est le cas de : A. Pyle. Atomism and its critics. Problem areas associated with the development of the atomic theory of matter from Democritus to Newton. Thoemmes Press. 1995. Une bonne introduction se trouve dans: Les atomes. Une anthologie historique. Agora. Presses-Pocket. 1991. Un lecteur averti peut aussi lire avec profit: F. Balibar. Einstein 1905. De l'éther aux quanta. PUF . 1991. Plus savants sont: E. Grant. Much ado about nothing. Theories of space and vacuum from the middle ages to the Scientific Revolution. Cambridge University Press. 1981. G.N. Cantor and M.J.S. Hodge, eds. Conceptions of ether. Cambridge University Press. 1981. On peut recommander des livres de grande vulgarisation : Henning Genz: Die Entdeckung des Nichts. Leere und Fülle in Universum. (La découverte du rien. Le vide et le plein dans l'univers). Carl Hansen Verlag. München. 1994. Traduction anglaise : Nothingness. The science of empty space. Perseus Books. 1999. A. Le Noxaïc. Les métamorphoses du vide. Belin. Pour la Science. 2004.

3

autre nature que celui du vide. Et ceci en raison de la complexité multiforme du problème de l'être*. EMPEDOCLE d'Agrigente ( 490-430 av. JC) Celui qui n'y croyait pas. Il pensait qu'en plus de quatre éléments fondamentaux: le feu, l'eau, l'air et la terre, un cinquième, l'éther emplissait l'Univers. ce Titan qu'est l'Ether De son cercle embrassant toutes choses serrées fragment 38

illimité le vaste Ether fragment 39

Et pourtant il pense que les éléments peuvent se mélanger en s'entrepénétrant par des pores microscopiques. Tout en refusant l'existence du vide. Aristote n'a pas manqué de voir là une position difficile à tenir.

LEUCIPPE ET DEMOCRITE. ( 460- ? av J.C.) Ceux qui y croyaient. Leucippe et son compagnon Démocrite déclarent que le plein et le vide sont les éléments, qu'ils dénomment respectivement être et non-être, l'être étant le plein et l'étendue, et le non-être le vide et le rare. C'est pourquoi ils concluent que l'être n'a pas plus d'existence que le non-être, parce que le vide n'existe pas moins que le corps; ce sont là les causes des objets, du point de vue de la matière. Aristote. Métaphysique.

Quelques anciens (Parménide) avaient en effet pensé que l'être est nécessairement un et immobile; le vide est, selon eux, le non-être, et il ne peut pas y avoir de mouvement puisqu'il n'y a pas de vide séparé....En partant de ces raisonnements, en dépassant le témoignage des sens et en le négligeant sous prétexte qu'il ne faut suivre que la raison, quelques penseurs enseignent que l'univers est un, immobile et illimité....(C'est là sans doute la première pensée de l'être en tant que

4

principe conceptuel de la science, par opposition à une quelconque donnée concrète. Nous avions fait déjà remarquer que la notion d'être chez Parménide est somme toute assez abstraite.) Mais Leucippe croyait disposer de raisonnements qui, en s'accordant avec les données des sens, ne devaient supprimer ni la génération, ni la destruction, ni le mouvement et la pluralité des êtres. Mais ayant fait ces concessions aux phénomènes sensibles et accordé aux constructeurs de l'Un leur proposition selon laquelle il ne saurait y avoir de mouvement sans le vide, il dit que le vide est le non-être et que nulle partie de l'être n'est non-être? Car ce qui existe au sens propre du terme, l'être, est ce qui est entièrement compact. Aristote. De la Génération et de la Corruption

Où l'on finit par se demander ce qu'exister veut dire. C'est bien la question que se pose Platon, qui dénonce l'ambiguité du verbe être, signifiant à la fois "exister substantiellement" et "être identique à". Une existence sensible et une existence intelligible. Aristote,à sa suite, a bien compris ce jeu du comme ça et du comme si. PLATON (427-347 av. J.C.) Croît à l'existence du non-être, comme Leucippe et Démocrite. Mais alors que pour ceux ci, c'était le rien du tout, le vide (kénon), pour Platon il s'agit à la fois d'un réceptacle et d'un matériau, qui sert d'intermédiaire entre le sensible et l'intelligible, et qu'il nomme l'étendue (la chora). Platon inaugure la tradition occidentale de la géométrisation de l'espace et n'admet pas le vide des atomistes. Il matérialise l'étendue, identifiant dans le Timée, son oeuvre phare, la matière première et l'étendue. L'étendue n'est donc pas l'espace vide, mais la matière permanente de l'univers. La matière première, sans forme, qui baigne les éléments formés de figures polyédriques. Comme il y a cinq polyèdres réguliers et que Platon ne connaît que quatre éléments: le feu, l'eau, l'air, la terre, la tentation est grande de considérer une cinquième substance constituée de dodécaèdres pentagonaux. C'est l'éther, Ame du Monde. La position de Platon varie, et l'étendue (chora) change de sens selon les textes, montrant par là l'extraordinaire difficulté de mise en forme de ce problème. Platon se déplace à l'intérieur d'une division tripartite de la réalité: les formes intelligibles ( les idées), qui sont les modèles immuables des choses sensibles qui sont les images des formes intelligibles projetées

5

sur un milieu spatial, un matériau, sur lequel s'exerce l'action du démiurge permettant l'apparition des choses sensibles. Mais le matériau reste particulièrement ambigu dans sa participation simultanée au sensible et à l'intelligible. Citons quelques passages des plus célèbres. C'est bien le même type de discours qu'on doit tenir quand on parle de ce qui reçoit tous les corps. Il faut toujours lui donner le même nom; car elle ne perd absolument aucune des propriétés qui sont les siennes. Toujours en effet elle reçoit toutes les choses, et jamais en aucune manière sous aucun rapport elle ne prend une forme qui ressemble en rien de ce qui peut entrer en elle. Par nature, en effet elle se présente comme le porte-empreinte de toutes choses. Modifiée et découpée en figures par les choses qui entrent en elle, elle apparaît par suite tantôt sous un aspect tantôt sous un autre. Les choses qui entrent en elle et qui en sortent sont des imitations de réalités éternelles, des empreintes qui proviennent de ces réalités éternelles d'une manière qu'il n'est pas facile de décrire et qui suscite l'étonnement, sujet sur lequel nous reviendrons plus tard. Cette description nous l'attendons toujours. Comment les copies des formes intelligibles entrent et sortent de la chora, Platon ne l'explique pas. Mais il a comme l'intuition d'un "code génétique" et va utiliser une métaphore biologique. Pour le moment donc, il faut se mettre dans la tête qu'il y a trois choses: ce qui devient, ce en quoi cela devient, et ce à la ressemblance de quoi naît ce qui devient. Et tout naturellement il convient de comparer le réceptacle à une mère, le modèle à un père, et la nature qui tient le milieu entre les deux à un enfant, et de comprendre que, si l'empreinte doit être diverse..., l'entité en quoi vient se déposer cette empreinte ne saurait être convenablement disposée que si elle est absolument dépourvue des formes de toutes les espèces des choses qu'elle est susceptible de recevoir par ailleurs.................... Voilà bien pourquoi nous disons que la mère de ce qui est venu à l'être, de ce qui est visible ou du moins perceptible par un sens, c'est à dire le réceptacle, n'est ni terre, ni air, ni feu, ni eau, ni rien de tout ce qui vient de ces éléments et de tout ce dont ils dérivent. Mais si nous disons qu'il s'agit d'une espèce invisible et dépourvue de forme, qui reçoit tout, qui participe de l'intelligible d'une façon particulièrement déconcertante et qui se laisse très difficilement saisir, nous ne mentirons point.

6

Nous ne mentirons point au lecteur en lui disant que le physicien contemporain se heurte à la même problématique que Platon et en est tout aussi déconcerté. Quant aux lecteurs de Platon au cours des siècles ils n'en furent pas moins déconcertés, Aristote en tête. ......ces Formes (intelligibles) que nous pouvons percevoir non par nos sens, mais par notre intellect seul.....; .......il faut convenir qu'il y a une première espèce; la forme intelligible qui reste la même, qui est inengendrée et indestructible, qui ne reçoit pas autre chose venant d'ailleurs en elle même et qui elle même n'entre en aucuen autre chose où que ce soit, qui est invisible et ne peut être perçue par un autre sens, voilà ce qui a été attribué comme objet de contemplation à l'intellection. il y a une seconde espèce qui porte le même nom que la première et qui lui ressemble, qui est perceptible par les sens, qui est engendrée , qui est toujours en mouvement, qui vient à l'être en un lieu quelconque pour en disparaître ensuite..... Par ailleurs, il y a une troisième espèce, celle du genre qui est toujours, celui du matériau qui est éternel, qui n'admet pas la destruction, qui fournit un emplacement à tout ce qui naît, une réalité qu'on ne peut saisir qu'au terme d'un raisonnement bâtard qui ne s'appuie pas sur la sensation; c'est à peine si on peut y croire. Dès là que vers lui nous dirigeons notre attention, nous rêvons les yeux ouverts.........

ARISTOTE ( 384-322 av. J.C.) Disciple de Platon. Celui qui prouvait que l'on ne pouvait pas y croire. Et qui fût crû..... Toute la pensée d'Aristote est liée à l'analyse du mouvement et du changement. Nous avons vu au Chapitre 1 quelques une des arguments d'Aristote contre le vide: dans le vide rien ne peut entretenir le mouvement, dans le vide en l'absence de résistance la vitesse pourrait devenir infinie, le vide étant homogène on ne comprend pas comment le mouvement peut se produire dans une direction privilégiée. Mais le vulgaire entend par vide une extension où ne se trouve aucun corps sensible; comme il pense que tout l'être est corporel, là où il n'y a rien ,c'est le vide.......

7

Il faut expliquer une fois de plus que le vide séparé des choses que prônent certaines théories n'existe pas. En effet s'il y a un transport propre à chacun des corps simples et cela par nature, par exemple pour le feu vers le haut, pour la terre vers le bas et le centre, il est clair que le vide ne peut être la cause du transport.......... En outre , si avec le vide l'on a comme un lieu privé de corps, où sera transporté le corps qu'on y a introduit? Car il ne peut pas l'être dans toutes les directions...... Il n'y a rien en effet, vers quoi le mouvement puisse de préférence se produire: car le vide comme tel ne comporte aucune différence.... Maintenant comment y'aura -t-il un mouvement naturel quand il n'y a aucune différence: c'est le vide et l'infini? Car dans l'infini il n'y a ni haut ni bas ni milieu ; dans le vide le haut ne diffère en rien du bas; car du rien il n'y a aucune différence, de même du non être; et le vide semble un non-être et une privation, or le transport naturel comporte des différences et les choses naturelles comportent des différences par nature2. Physique. Livre IV. 214 b.

S'il n'y a donc pas de vide séparant les corps, il faut que d'une certaine façon les corps occupent tout l'espace. Mais à la différence de Platon qui identifie la matière et l'étendue dans une théorie de l'apparition des formes sensibles à partir des formes intelligibles préexistantes, Aristote développe une théorie de la matière comme substrat du changement. Est matière (hylé), par dessus tout et au sens fondamental, le sujet, réceptacle de la génération et de la corruption. De la Génération et de la Corruption.

La hylé d'Aristote n'est pas la chora de Platon, même si Aristote lui même semble parfois les identifier (Physique 109 b). La chora est plutôt l'espace et le lieu, mais partage partage les caractères de la matière. La hylé d'Aristote n'est pas une chose perceptible, ni une réalité objective. Elle est avant tout un concept nécessaire à la compréhension du réel. La matière (hylé) et la forme (eidos ou morphé) sont avec la privation les

2 On peut rêver devant la puissance prémonitoire d'Aristote, qui expose ni plus ni moins la nécessité

pour le mouvement de différences de potentiel dans des champs de forces et considère l'existence de lieux privilégiés comme une brisure de symétrie. Et de plus Aristote joue sur les mots: Pas de phora (transport) sans diaphora ( différence).

8

principes qui coexistent dans la substance* (ousia), mais ne peuvent être isolés que par l'abstraction. La matière est en "puissance" de la forme et la forme "actualise" la matière. Aristote considère différents niveaux de matière selon les diversités de formes associées. Au niveau le plus fondamental il pourrait y avoir une matière première (proto hylé), qui ne se modifie pas quels que soient les changements. C'est le substrat commun à tous les corps. commun en tant que "puissance" mais supportant la différence dès que la forme "actualise" la matière. L'existence de la matière première est un élément essentiel de la philosophie naturelle d'Aristote. La proto hylé comme la hylé, n'est au fond qu'un terme dans une théorie, mais ne demande qu'à devenir un objet de la nature. La matière première d'Aristote en tant que potentialité est analogue au Vide de la Mécanique Quantique*. Tout comme le Vide, la matière première n'existe pas réellement, mais seulement comme un concept, une représentation, un pensée du possible. Cette abstraction, pur objet de l'esprit, garde cependant en elle la trace de la matière première de Thalès, Anaximandre ou Parménide, qui existe réellement et remplit sans lacune l'Univers. D'où les tensions relevées par les commentateurs d'Aristote, les oppositions entre la "Physique" et la "Métaphysique", et les opinions divergentes sur la pensée réelle du Stagirite au sujet de la matière première. Comme chez Platon, les difficultés éprouvées par Aristote, trahissent les difficultés d'élaboration d'un concept, qui subsistent malgré "les progrès de la science". Difficultés anthropologiques et archétypiques sans doute. La difficulté à penser le Vide comme substrat fondamental. Selon le mot de John Locke au XVIII ème siècle, la difficulté de penser "quelque chose , dont je ne sais pas ce que c'est". Dans les textes physique d'Aristote, la matière première est un véritable substrat physique, le substrat ultime (non-séparable) de la génération et de la corruption. .....nous disons que la matière et la privation sont à distinguer et que, de ces deux choses, l'une est un non-être par accident, à savoir la matière; l'autre à savoir la privation est un non-être en soi; l'une est près d'être, elle est en quelque manière substance, c'est la matière; la privation elle, n'est substance à aucun degré. Physique

Mais dans la Métaphysique, la matière* n'est plus substance*. Elle n'est plus rien en acte, et se réduit à une pure existence potentielle*. Elle est le sujet ultime des prédications (attributions de qualités).

9

Quand je dis la matière, j'entends cette partie des êtres, qui n'étant pas en acte une chose déterminée, l'est cependant en puissance; Métaphysique 1042a.

On vit donc qu'en adoptant ces théories, on arrive à reconnaître la matière pour la substance. Mais cette théorie est insoutenable, puisque le caractère éminent de la substance, c'est d'être séparable et individuellement distinguable. Aussi de ce point de vue, la forme et le composé, que constituent la figure avec la matière, sembleraient avoir plus de droit que la matière à être substance. Ainsi chez Aristote, la matière première est à mi-chemin entre le concept et la substance.

Les STOÏCIENS (IV ème siècle av. J.C. - II ème siècle après J.C.) En face de l'Atomisme antique, les Stoïciens représentent un grand courant de l'histoire des idées, élaborant une conception dynamique du continu et anticipant bien souvent l'approche continuiste qui dominera les idées scientifiques de Descartes, Huygens, Faraday et Maxwell. Ils croient en l’existence d'un espace vide infini extracosmique.Mais la physique stoicienne est une physique du continu et n'admet pas de vide à l'intérieur du cosmos lui même. Le vide vide et le vide plein.

Hors du cosmos il y'a le vide, s'étendant de tous côtés à l'infini. Ce qui est occupé par un corps est appelé place, ce qui n'est pas occupé est vide. Tout corps doit nécessairement se trouver dans quelque chose. Ce dans quoi il se trouve doit être distinct du corps qui occupe et qui remplit, et donc est incorporel, pour ainsi dire insipide. Nous appelons vide cette realité qui peut recevoir le corps et être occupée par lui. Cleomedes . Ier siècle av. JC. Du mouvement circulaire des corps célestes

10

Par contre cette physique emplit le cosmos d'une substance élastique, un mixte de feu et d'air, qui assure la cohésion du monde: le pneuma. Ce n'est pas une substance passive comme la quintessence* de Platon ou l'éther d'Aristote. C'est un principe actif subtil qui pénètre tout. Un principe intelligent. Logos et Dieu. Il n'y a pas de vide dans le cosmos ce qui se voit d'après les phénomènes. Car si tout le monde matériel n'était pas compact, le cosmos ne serait pas cohérent et ordonné par nature, aucune interaction mutuelle entre ses parties ne pourrait exister, et nous ne pourrions, sans une tension de cohésion et sans le pneuma partout présent, ni entendre ni voir. La perception par les sens serait empêchée par les espaces vides intermédiaires. L'air suffit pour assurer la propagation du son, mais nous ne comprenons toujours pas aujourd'hui comment la lumière peut se propager dans un vide sans éther. Aussi selon Cléomède, le vide n'est pas rien du tout. Il le regarde même comme une certaine substance. Tout corps doit nécessairement être en quelque chose. La chose en laquelle il est, doit différer de ce qui l'occupe et la remplit; cette chose doit être incorporelle et comme impalpable. cette substance qui est ainsi constituée qu'elle puisse recevoir un corps en elle-même et être occupée par lui, nous disons qu'elle est vide...... Il est nécessaire qu'il existe une substance du vide. La notion que nous en avons est d'une extrême simplicité; elle est incorporelle et impalpable; elle n'a et elle ne peut recevoir aucune figure; elle est incapable de pâtir aussi bien que d'agir; elle est simplement telle qu'elle puisse admettre un corps en elle-même. HERMES TRISMEGISTE (Corpus Hermeticum. II-III èmes siècles). Il s'agit de textes ésotériques remontant aux premiers siècles de l'ère chrétienne, et qui ont joui d'une grande faveur au cours des temps, en particulier à la suite de leur traduction par Marsile Ficin à la Renaissance. Quand au vide, auquel la plupart attachent tant d'importance, mon avis est qu'il n'existe pas, qu'il n'a jamais pu exister et

11

qu'il n'existera jamais. Car tous les membres du monde sont parfaitement pleins, comme le monde lui même est parfait..... On ne peut donc pas dire, ô Asclépios, que rien soit vide, à moins qu'on ne dise de quoi telle ou telle chose est vide; par exemple, vide de feu, d'eau, ou autre chose semblable. S'il arrive même que ceci ou cela, petit ou grand soit vide d'objets de ce genre, rien ne peut être vide de souffle ou d'air. On en peut dire autant du lieu, ce mot seul ne peut se comprendre si on ne l'applique pas à quelque chose....Comme ,on ne peut comprendre un lieu seul. Si on suppose un lieu sans ce qu'il contient, ce doit être un lieu vide, ce qui selon moi n'existe pas dans le monde. Asclépios

La pensée d'Aristote Descartes.

est relayée vers le Moyen-Age et vers

PLOTIN (205-270) Fondateur du néo-platonisme, Plotin se démarque à la fois de Platon, d'Aristote et des Stoïciens. Le vide n'existe pas, mais sa théorie de la matière première, à force d'incorporalité, en fait un véritable non-être. De ce que l'on nomme la matière première, nous disons qu'elle est en puissance tous les êtres. Comment donc pourrions nous dire qu'elle est, en acte, quelqu'un des êtres?. Elle cesserait alors d'être en puissance, tous les êtres.... Mais si elle n'est aucune des choses qui sont en elle, et si ces choses là ce sont les êtres, il faut qu'elle soit un non-être. Ennéades. Livre V. Chapitre 4.

Porphyre, disciple de Plotin dit que la matière première est la disette de toute existence. On assiste chez Plotin à une fuite de la matière, à une affirmation sans restrictions ou hésitations du caractère immatériel de la matière. La matière première comme pur intelligible. On comprend que cette conception ait pu séduire un penseur chrétien comme Saint-Augustin. SAINT-AUGUSTIN ( 354-430)

12

L'autorité théologique et philosophique du christianisme jusqu'à Thomas d'Aquin. Fortement influencé par le néo-platonisme et Plotin en particulier. Lors, dis-je, que l'esprit de l'homme parle de la sorte en soi même de cette matière première, qu'il sache qu'on la connaît en l'ignorant, et qu'on l'ignore en la connaissant, parce que tout ce qu'on peut savoir d'elle est plutôt ce qu'elle n'est pas que ce qu'elle est. Confessions. Livre XII. Chapitre V.

... je portai mon attention vers les corps mêmes, et considérai de plus près cette mutabilité qui les fait cesser d'être ce qu'ils étaient, et commencer d'être ce qu'ils n'étaient pas. alors je commençai à entrevoir que ce passage d'une forme à une autre se faisait par je ne sais quoi d'informe qui n'était pas un pur néant....... Il est donc vrai que la mutabilité de toutes les choses muables est capable de toutes les formes que ces choses sujettes à changement peuvent recevoir. Mais qu'est ce que cette mutabilité? Est-ce un esprit? Est-ce un corps? Ou quelque espèce de l'un et de l'autre? Certes je dirais s'il était permis, que c'est un néant, qui tout ensemble est et n'est pas: et toutefois il fallait qu'elle (la matière première) fût en quelque sorte pour être capable de recevoir ces formes visibles et si agréables. Livre XII. Chapitre VI.

A vrai dire Augustin hésite...... Jusqu'à la fin du XII ème siècle, celui des Pères de l'Eglise qui aura mission de renseigner les chrétiens sur la matière première ce sera SaintAugustin. Il transmettra la notion de matière première néo-platonicienne et non de matière première aristotélicienne. PSEUDO-DENYS L'AREOPAGITE (VI ème siècle) Une des grandes autorité théologique de la chrétienté, avec Saint Augustin. Il est l'auteur du développement d'une théologie dite négative (apophatique, en grec), qui cherche à exprimer d'une manière adéquate la transcendance absolue de Dieu au moyen de la négation successive de tous ses attributs et désignations. Dieu est le Rien*.

13

Il est proche de la tradition apophatique néo-platonicienne (Plotin*, Porphyre, Proclus, Damascius) et chrétienne ( Clément d'Alexandrie, Grégoire de Nysse, Jean Chrysostome). Nous disons donc que la Cause universelle, située au delà de l'univers entier, n'est ni matière exempte d'essence, de vie, de raison ou d'intelligence; qu'elle n'a ni forme, ni qualité, ni quantité, ni masse; qu'elle n'est dans aucun lieu, qu'elle échappe à toute saisie des sens; qu'elle ne perçoit ni n'est perçue; qu'elle n'est sujette ni au trouble ni au désordre sous le choc des passions matérielles; que les accidents sensibles ne l'asservissent ni ne la réduisent à l'impuissance; qu'elle n'est point privée de lumière; qu'elle n'est elle même, ni ne possède, ni mutation, ni destruction, ni partage, ni privation, ni écoulement, ni rien en un mot de ce qui appartient au sensible. La Théologie Mystique (Oeuvres Complètes. Aubier) p182.

P. Duhem commente ainsi la position de Pseudo-Denys: Dieu est essentiellement inaccessible à toute raison, il échappe à toute connaissance, il défie toute détermination; pour dire à quel point l'essence divine est insaisissable, les Kabbalistes rivalisent avec les Néoplatoniciens et avec Denys. Pour soustraire l'Un à toute détermination, Proclus le plaçait même au dessus de l'Etre; le faux Aréopagite lui faisait écho, et Jean Scot Erigène, qui semble ne pas avoir été ignoré des auteurs du Zohar, répétait en les commentant , les paroles de Denys; mûs par un désir analogue, les rabbins désignent Dieu par un nom qui signifie nulle chose, qu'on peut traduire par Non-Etre ou Néant. P. Duhem. Le système du monde. T. 5. p. 84.

Les blagues juives gardent vivante la Tradition talmudique tout comme les Traditions de la Kabbale. Ainsi cette blague fameuse qui sort tout droit du XIV ème siècle. Trois rabbins dans un taxi à New-York. Le premier rabbin: "Je ne suis rien. Je suis moins que rien". Le second rabbin: "Je suis moins, moins, moins, moins que rien". Le troisième rabbin: "Je suis absolument, définitivement, moins, moins, moins, moins, moins que rien".

14

Le chauffeur de taxi se retourne: "Je suis terriblement, extraordinairement, prodigieusement, moins, moins, moins, moins, moins, moins, moins que rien". Un des rabbins: "Mais pour qui se prend-t-il celui là?". Au XIX ème siècle, les physiciens se livreront à propos de l'éther*, censé occupé le vide, à un exercice de dépouillement progressif et forcé, qui relève de la même logique de l'esprit humain que le théologie négative. Sorti des mains de Lorentz*, l'éther n'est plus rien qu'une référence et c'est cette référence là qu'Einstein* élimine dans la Relativité Restreinte*. Las, la Mécanique Quantique* va prétendre qu'il reste encore quelque chose, le Vide Quantique*, qui ne peut servir de référence tout en devenant un acteur central dans la théorie.

LES ALCHIMISTES ET LA QUINTESSENCE Au Moyen-Age, c'étaient les mêmes hommes ou leurs disciples qui distillaient des remèdes, des couleurs, des vernis, et qui rédigeaient de célèbres traités de logique et de théologie scolastiques. Les grands noms de la philosophie se trouvent constamment associés à l’œuvre alchimique. une bonne partie du corpus alchimique du moyen-âge est attribué à Michel Scot, Albert le Grand, Thomas d'Aquin, Arnaud de Villeneuve et Raymond Lulle. Nous avons vu comment dans le Timée, Platon a développé une doctrine du cinquième élément, correspondant au dodécaèdre régulier. Dans le traité "Du Ciel", Aristote a transformé la théorie du cinquième élément en pierre angulaire de sa cosmologie. Selon Aristote, la quintessence ou l'éther est la substance du monde supralunaire, qui a la différence des quatre éléments du monde sublunaire n'est pas soumis à la génération et à la dégradation. Il existe un corps différent de la terre, du feu, de l'air et de l'eau, les Anciens ont donc nommé " éther" le corps le plus élevé... Aristote. Du Ciel. I,3.

C'est ce corps noble réservé au Ciel que les Alchimistes vont essayer d'introduire sur la Terre. La Quintessence c'est la substance du Ciel utilisée comme médiateur universel entre les éléments.

15

Il faut chercher quelque chose qui soit comme le Ciel par rapport aux éléments. la

Jean de la Roquetaillade. La vertu et propriété de quintessence de toutes choses. 1581

La Quintessence apparaît toutes les fois qu'on veut trouver un universel concret ou abstrait. Rabelais écrira ses livres sous l'anagramme d'Alcofribas Nasier, abstracteur de quintessence.

ROGER BACON (1214-1294) Un franciscain anglais, admirateur (ou élève?) de Robert Grossetête (1170-1253), une des grandes figures de la science au Moyen-Age. Chaud partisan comme celui-ci de la méthode expérimentale. L'un des principaux initiateur de la science des distillateurs. Alchimiste, auteur d'une "Science de la Quintessence", où il affirme que: Il convient de vérifier tout ce qui est écrit au moyen d'instruments et d'opérations. Au sujet du vide, il épouse la position d'Aristote. Mais c'est un Aristote revu par Avicenne, le philosophe et savant arabe. Avicenne dont la hylé est une matière quasi-vide. Aussi Bacon utilise l'existence du vide tout en niant qu'il existe. Que le vide ne puisse être cela paraît. En effet, s'il existait il serait une substance ou un accident. Mais le vide n'est pas une substance incorporelle, car il serait âme ou intelligence. Il n'est pas non plus une substance qui soit corps car il occuperait un lieu. Enfin il n'est pas un accident, car aucun accident ne peut exister séparé d'une substance, et le vide est une dimension séparée. Il n'est donc rien du tout, ce que j'accorde avec Aristote... Mais qu'est ce qu'il est, mais qu'est ce qu'il est, mais qu'est ce qu'il est donc? se demande le philosophe comme un comique troupier célèbre. Et le voilà qui examine néanmoins la question du mouvement dans le vide. Il est maintenant acquis que ni le mouvement naturel, ni le mouvement circulaire, ni le mouvement violent, ni, en particulier, quelque translation que ce soit ne peut se faire dans le vide; mais maintenant, au sujet de la translation en général, nous poserons la question suivante; s'il

16

était possible qu'une translations s'accomplit dans le vide, s'accomplirait elle en un instant ou en un certain temps? Il semble qu'elle se doive accomplir en un certain temps. Les oscillations de Roger Bacon au sujet du vide sont représentatives de l'histoire embrouillée de la conception de la matière dans le monde islamique et l'occident chrétien. Histoire embrouillée qui donnera mauvaise presse à la pensée scholastique. Bacon ne distingue pas moins que cinq types de vide. Le troisième type existe au delà du monde, mais outre qu'il ne contient aucun corps, il ne peut en recevoir aucun. le cinquième type est identifié à la matière première. Dans une cinquième façon, le vide est décrit comme une certaine nature ou racine et fondement qui se trouve en puissance de réception de diverses formes..... de cette manière, la matière première en tant que telle et d'après son essence est appelée vide, de cette façon le vide n'est pas supposée impossible, mais bien au contraire nécessaire.

ETIENNE TEMPIER. LA COMDAMNATION D'ARISTOTE DE 1277. Du XI ème siècle au milieu du XIII ème siècle, la doctrine d'Aristote, de retour d'Orient à travers les philosophes arabes ( Avicenne, Maimonide, Averroès, Al Gazali) se pose en référence philosophique et scientifique. Les religions monothéistes aménagent une coexistence avec l'aristotélisme. Thomas d'Acquin se livre à une réinterprétation théologique de la philosophie d'Aristote pour la rendre compatible avec la religion chrétienne. C'est en réaction à ce mouvement que l'Eglise tente de donner un coup d'arrêt à l'expansion des philosophies "orientales", et fait condamner par l'évêque de Paris, Etienne Tempier, en 1277, 219 thèses innaceptables. Evènement majeur dans l'histoire de la philosophie naturelle médièvale. La condamnation de plusieurs propositions concernant directement ou indirectement l'occupation de l'espace et le vide, ouvre la voie à une

17

pensée nouvelle en Occident. Il s'agit en fait de déclarer que certaines thèses aristotéliciennes qui se présentent comme ce que la physique moderne appelle des "théorèmes d'impossibilité", ne sont pas valables, car au moins Dieu, dans sa toute puissance, peut les mettre en défaut. Il n'est pas vrai que: Thèse 140. Il est impossible pour une propriété (accidens) d'exister sans un support (subjectum) car cela serait une contradiction. La matière première de Plotin et d'Augustin contre celle d'Aristote. Dieu ou les anges peuvent être présents en un lieu par leurs actions sans s'y trouver en substance. N'est ce pas là le concept moderne de "champ" ( d'action ). Une étape dans cette infinie discussion sur la localisation de Dieu. Discussion archétypale dont l'action à distance, le champ ou la non localité quantique, ne sont que les avatars modernes. Problème que nous retrouverons dans la kabbale lourianique au XVI ème siècle et qui jouera un certain rôle intellectuel..... Les objets changent. Ce sont les types de questions qui demeurent. Il n'est pas vrai que: Thèse 34. La Cause première ne peut faire plusieurs mondes. Thèse 49. Dieu ne peut mouvoir le ciel d'un mouvement de translation; la raison en est qu'alors le ciel laisserait un vide. En réouvrant ainsi la question de la pluralité des mondes, historiquement et conceptuellement liée à l'atomisme et au vide, et la question de l'existence d'un vide extracosmique, l'Eglise remet le vide en selle. La possibilité du vide et du mouvement dans le vide va se trouver au coeur des discussions de la physique du XIV ème siècle. D'une certaine façon, la possibilité du mouvement dans le vide, et la représentation du mouvement comme un état naturel du corps, est le fait majeur dont la reconnaissance et l'exploitation sont à l'origine de la Mécanique moderne et de la Science Occidentale. Mais il faudra tout le XIV ème et le XV ème siècles pour se débarrasser du modèle scholastique (aristotélicien) du monde.

18

ALBERT DE SAXE (1316-1390) Ce n'est pas parce que l'on peut définir le vide qu'il existe! ......il faut bien comprendre que ce nom de "vide" est un terme privatif et n'est valable que pour signifier " une place qui n'est pas remplie par un corps". Donc, lorsque "le vide" est mentionné c'est "une place qui n'est pas remplie par un corps". La définition est posée pour ce qu'elle signifie. Mais il ne s'ensuit pas que, parce que " le vide est une place qui n'est pas remplie par un corps", " le vide existe....."....... Questions sur la Physique d'Aristote. Livre IV. Question 8.

Les physiciens contemporains feraient bien de s'en souvenir. Le physicien Barut le rappelle fort à propos en 1994: " Ce n'est pas parce que l'on attache un nom à une entité qu'on la comprend complètement". Il parle ici de "l'électron" qui semble pourtant un concept plus palpable que le vide.

MAITRE ECKHART ( 1260-1328) Le grand mystique rhénan et parisien, dont la pensée oscille entre Saint Augustin et Pseudo Denys l'Aréopagite. Dieu est identifié avec Rien* et doit être atteint par le dépouillement de l'âme. Il s'écrie: " O mon âme, sors. Dieu entre!" Dieu est quelqu'un dont le néant rempli le monde entier, et son quelque chose n'est nulle part. C'est pourquoi le quelque chose de Dieu n'est point trouvé par l'âme, tant qu'elle n'a pas été réduite à néant, en quelque lieu qu'elle se trouve, créée ou incréée.......... Traités et sermons. Aubier. 1942. p. 249

19

ISAAC LOURIA (1534-1572) Le retrait ( tsimtsoum en hébreu) est un des concepts clefs de la pensée kabbaliste d'Issaac Louria. Mais là c'est Dieu qui "sort" pour faire place au Monde. Selon Louria, Dieu fut contraint de faire une place pour le Monde en abandonnant une région à l'intérieur de lui même, une sorte d'espace mystique, duquel il se retira pour y retourner dans l'acte de la création et de la révélation. A travers Henry More et Joseph Raphson, ses amis, Newton était au courant de ces idées, mais les répudiait en général, quoiqu'il ait utilisé la conception juive du maqom (la place, le lieu ) comme expression de l'omniprésence divine. Quant à Leibniz, des études récentes montrent qu'à travers ses contacts avec des kabbalistes chrétiens (Francis Mercury Van Helmont et Christian Knorr von Rosenroth) sa connaissance de la kabbale lourianique était plus profonde qu'on ne l'a cru, et sans doute lourde d'influences. DU BARTAS (1544-1590) Poète encyclopédique du XVI ème siècle. Mais tous corps sont liez d'un si ferme assemblage Qu'il n'est rien vuide entre eux. C'est pourquoi le breuvage Hors du tonneau percé ne peut escouler Qu'on ait d'un soupirail fait ouverture à l'air C'est pourquoi le soufflet dont la bouche est bouchée Ne peut estre eslargy. C'est pourquoi l'eau cachée Dans un vase bien clos ne se glace en hiver. La clepsydre ne peut les jardins abbreuver, S'en ferme sa gargouille et l'argentine source, Qui dans le plomb creusé fait son esclave course Forçant son naturel rejaillit vers les Cieux Tant et tant à tous corps le vuide est odieux.

GALILEE (1564-1642)

20

Galilée! SalviatiInvention vraiment ingénieuse; et je crois entrevoir un peu confusément qu'une entière explication de sa nature conduirait à plus d'une remarque. Mais je ne veux pas m'étendre davantage sur ce détail; je le veux d'autant moins que vous souhaitez connaître ma pensée quant à la résistance au fractionnement des corps qui ne sont pas formés de fils ou de fibres comme les cordes ou comme la plupart des bois, mais où la cohésion des paries entre elles résulte d'autres causes, lesquelles, à mon point de vue, se réduisent à deux principales: l'une est la répugnance de la nature à admettre le vide; l'autre( car le vide n'explique pas tout), il fait la chercher dans l'action de quelque agglutinant, viscosité ou colle qui lie fortement entre elles les particules dont le corps est constitué. Je parlerai en premier du vide et montrerai, par des expériences probantes, quelle est et combien est grande sa vertu. Représentons-nous d'abord, si vous voulez bien, deux plaques de marbre de métal ou de verre, parfaitement planes, polies et fourbies. L'une d'elles étant posée sur l'autre, nous constatons qu'on peut sans grand effort la déplacer en la faisant glisser ( preuve évidente qu'elles ne sont pas collées ensemble) mais que si nous voulons les séparer en les maintenant équidistantes, elles s'y refusent au point que la plaque supérieure soulève l'autre, l'entraîne à sa suite et la maintient soulevée, même si elle est très grosse et très lourde. Ainsi se manifeste à nos yeux la répugnance de la nature à admettre, fût ce un court moment, l'espace qui, entre les deux plaques, resterait vide avant que les parties de l'air ambiant ne l'aient occupé et rempli. Je suppose maintenant que les deux plaques ne sont pas rigoureusement planes et qu'en conséquence leur contact n'est pas tout à fait sans défaut; nous constatons alors qu'à vouloir les séparer lentement nous ne rencontrons aucune résistance sinon celle de la pesanteur; si au contraire nous soulevons la plaque supérieure d'un mouvement brusque, l'inférieure sera entraînée, mais presque aussi retombera, car elle ne suivra la première que durant le temps très bref nécessité par l'expansion de la petite quantité d'air interposée entre les deux surfaces imparfaitement jointes et par l'introduction entre elles de la masse d'air répandu alentours. Cette résistance qui si manifestement s'oppose à la disjonction des deux plaques, il n'est pas douteux qu'elle s'oppose pareillement à toute rupture entre les parties d'un même solide et qu'elle contribue, au moins dans une certaine mesure et à titre de cause concomitante, à leur cohésion. Dialogue des deux sciences nouvelles... 1638

21

Discussion déjà menée par Roger Bacon. Comme si Galilée avait découvert les forces de Van der Waals* et l'effet Casimir*......Quelle magnifique discussion scientifique. Les deux plaques ne se séparent pas pour empêcher qu'un vide ne se crée entre elles . En fait nous savons aujourd'hui qu'elles ne se séparent pas, parce que le Vide Plein qui se trouve entre elles est moins plein que le Vide Plein extérieur illimité. C'est cet excès de plein extérieur qui pousse les plaques l'une contre l'autre. Voilà le fameux effet Casimir: la matière modifie les propriétés du Vide Plein entre les parois. Galilée pensait aussi qu'il y'avait deux vides: un dans l'espace, auquel il ne croyait pas, un autre dans les interstices de la matière, auquel il croyait. De la pensée des deux vides à celle des modifications du vide, il n'y a qu'un pas que Newton franchira.

DESCARTES (1596-1650) Celui qui ne pouvait y croire, car il considérait l'espace comme une substance. Pour ce qui est du vide, au sens que les philosophes prennent ce mot, à savoir, pour un espace où il n'y a point de substance, il est évident qu'il n'y a point d'espace en l'univers qui soit tel, parce que l'extension de l'espace ou du lieu intérieur n'est point différente de l'extension du corps. Et comme, de cela seul qu'un corps est étendu en longueur, largeur et profondeur, nous avons raison de conclure qu'il est une substance, à cause que nous concevons qu'il n'est pas possible que ce qui n'est rien ait de l'extension, nous devons conclure de même de l'espace qu'on suppose vide: à savoir, que puisqu'il y a en lui de l'extension, il y a aussi de la substance. Mais lorsque nous prenons ce mot selon l'usage ordinaire et que nous disons qu'un lieu est vide, il est constant que nous ne voulons pas dire qu'il n'y a rien du tout en ce lieu ou en cet espace, mais seulement qu'il n'y a rien de ce que nous présumons y devoir être. Ainsi, parce qu'une cruche est faite pour tenir de l'eau, nous disons qu'elle est vide lorsqu'elle ne contient que de l'air3 ............... Principes de la Philosophie ( II, 16-17) 1644

3Descartes

quant à lui, pressent, et c'est naturel de son point de vue, une conception non-matérielle du vide. Le vide n'est pas une substance mais un état, disent aujourd'hui les physiciens....C'est ce que disait déjà la gnose hermétique

22

Comme le néant pour Bergson, le vide n'est pour Descartes qu'une illusion relative à notre attente. Mais il faut alors préciser quelle est la substance qui emplit l'espace qu'on considère à tort comme vide, et c'est d'autant plus urgent que les physiciens du début du XVII ème siècle accumulent les preuves expérimentales de l'existence du vide. A Galilée, à son élève Torricelli, à Pascal, Descartes répond en remplissant le vide d'une matière subtile. Mais afin que je puisse mieux vous faire entendre ma pensée sur ce sujet, et que vous ne pensiez pas que je veuille vous obliger à croire tout ce que les philosophes nous disent des éléments, il faut que je vous les décrive à ma mode. Je conçois le premier, qu'on peut nommer l'élément du Feu, comme une liqueur, la plus subtile et la plus pénétrante qui soit au Monde. Et ensuite de ce qui a été dit ci-dessus touchant la nature des corps liquides, je m'imagine que ses parties sont beaucoup plus petites, et se remuent beaucoup plus vite qu'aucune de celle des autres corps. Ou plutôt, afin de n'être pas contraint d'admettre aucun vide en la Nature, je ne lui attribue point de parties qui ait aucune grosseur ni figure déterminée, mais je me persuade que l'impétuosité de son mouvement est suffisante pour faire qu'il soit divisé, en toutes façons et en tout sens, par la rencontre des autres corps, et que ses parties changent de figure à tous moments, pour s'accomoder à celle des lieux où elles entrent; en sorte qu'il n'y a jamais de passage si étroit ni d'angle si petit, entre les parties des autres corps, où celles de cet élément ne pénètrent sans aucune difficulté, et qu'elles ne remplissent exactement. Pour le second, qu'on peut prendre pour l'élément de l'Air, je le conçois bien aussi comme une liqueur très subtile, en le comparant avec le troisième; mais pour le comparer avec le premier, il est besoin d'attribuer quelque grosseur et quelque figure à chacune de ses parties, et de les imaginer à peu près toutes rondes et jointes ensemble, ainsi que des grains de sable et de poussière........ Et ainsi je me persuade que ce second élément ne peut être si pur en aucun endroit du Monde, qu'il n'y ait toujours avec lui quelque peu de la matière du premier. Le Monde. Publié en 1664

Stupéfiant! Une matière subtile remplissant le vide et constituée d'une manière dualiste par une substance continue et une substance

23

corpusculaire. Le dualisme onde-corpuscule* de la physique quantique ne se trouvera pas dans une plus vaste galère que Descartes. Emile NOËL Un révérend père. L'adversaire le plus connu de Pascal. Vous voyez, Monsieur, que toutes vos expériences ne sont point contrariées par cette hypothèse, qu'un corps entre dans le verre, et peuvent s'explioquer aussi probablement par le plein que par le vide, par l'entrée d'un corps subtil que nous connaissons, que par un espace qui n'est ni Dieu, ni créature, ni corps, ni esprit, ni substance , ni accident, qui transmet la lumière sans être transparent, qui résiste sans résistance, qui est immobile et se transporte avec le tube, qui est partout et nulle part, qui fait tout et ne fait rien: ce sont les admirables qualités de l'espace vide en tant qu'espace: il est et fait merveille en tant que vide; il n'est et ne fait rien en tant qu'espace; il est long, large et profond en tant que vide ; il exclut la longueur, la largeur et la profondeur en tant qu'espace: s'il est besoin je montrerai toutes ces belles propriétés et conséquences. Lettre à Pascal. 1648

PASCAL (1623-1662) Celui qui croyait au Vide et en démontra expérimentalement l'existence. Que tous les disciples d'Aristote assemblent tout ce qu'il y a de fort dans les écrits de leur maître, et de ses commentateurs, pour rendre raison de ces choses par l'horreur du vide, s'ils le peuvent; sinon qu'ils reconnaissent que les expériences sont les véritables maîtres qu'il faut suvre dans la physique; que celle qui a été faite sur les montagnes a renversé cette créance universelle du monde, que la nature abhorre le vide, et ouvert cette connaissance qui ne saurait plus jamais périr, que la nature n'a aucune horreur pour le vide, qu'elle ne fait aucune chose pour l'éviter, et

24

que la pesanteur de la masse de l'air est la véritable cause de tous les effets qu'on avait jusqu'ici attribués à cette cause imaginaire. Traités de l'équilibre des liqueurs et de la masse de l'air contenant l'explication des causes de divers effets de la nature qui n'avaient point été bien connus jusques ici et particulièrement de ceux que l'on avait attribués à l'horreur du vide. 1651-1654

SPINOZA (1632-1677) Celui qui, tout comme Parménide, ne pouvait y croire, car il pensait que tout l'Univers n'est rempli que d'une seule substance: Dieu. .....l'impossibilité du vide découle clairement de ce principe que le néant n'a pas de propriétés. Et je m'étonne que Monsieur Boyle ait des doutes sur ce point alors qu'il semble professer que les accidents n'ont pas d'existence propre; si une quantité pouvait être donnée en dehors de toute substance n'y aurait-il pas, je le demande, un accident ayant une existence propre? Lettre à Oldenburg. 17/27 Juillet 1663

Spinoza ne souscrit pas à la condamnation par l'Eglise Catholique en 1277, de la thèse aristotélicienne 140. Pour lui, Dieu est partout en Substance.

LEIBNIZ (1646-1716) Celui qui commença par y croire, mais qui se fit le champion de la continuité et de l'infini, et emplit le vide de toutes sortes d'êtres bizarres :les monades. De toute façon l'existence du vide contrarie la perfection des desseins divins.......

25

Tous ceux qui sont pour le Vuide, se laissent plus mener par l'Imagination que par la raison. Quand j'étois jeune garçon, je donnay aussi dans le vuide et dans les Atomes; mais la raison me ramena.... Tout de même, vouloir du Vuide dans la Nature, c'est attribuer à Dieu une production très imparfaite; c'est violer le grand Principe de la nécessité d'une Raison suffisante..... Or figurons nous un Espace, entièrement quelque petit qu'il soit, vuide, Dieu y pouvait mettre quelque matière sans déroger en rien à toutes les autres choses. Donc il l'y a mise. Donc il n'y a point d'Espace entièrement vuide, quelque petit qu'il soit: Donc tout est plein. Les raisons que l'on allègue pour le vuide ne sont que des sophismes. Lettre à la princesse de Galles. 1716

On m'objecte le vuide inventé par M. Guericke de Magdebourg qu'il a fait en pompant l'air d'un récipient, et on prétend qu'il y'a véritablement du vuide parfait, ou de l'espace sans matière, en partie au moins dans ce récipient. Les Aristotéliciens et les Cartésiens qui n'admettent point le véritable vuide, ont répondu à cette expérience de M Guericke, aussi bien qu'à celle de M. Toricelli de Florence, qui vuidoit l'air d'un tuyau de verre par le moyen du Mercure, qu'il n'y a point de vuide du tout dans le tuyau ou dans le récipient, puisque le verre a des pores subtils à travers lesquels les rayons de la lumière, ceux de l'aimant et autres matières très minces peuvent passer. Cinquième écrit à Clarke.1716

Leibniz critique l'atomisme de différents points de vue. Il proclame que l'atomisme de Démocrite viole deux des grands principes de la métaphysique, le principe de l'Identité des Indiscernables et le principe de Plénitude. Par ailleurs: Mais les Atomes de matière sont contraires à la raison: outre qu'ils sont encore composés de parties, puisque l'attachement invincible d'une partie à l'autre ( quand on le pourrait concevoir ou supposer avec raison) ne détruirait point leur diversité. Il n'y a que les Atomes de substance, c'est à dire les unités réelles et absolument destituées de parties, qui soient les sources des actions, et les premiers principes absolus de la composition des choses, et comme les derniers éléments de l'analyse des choses substantielles. On les pourrait appeler points métaphysiques: ils ont quelque chose de vital et une espèce de perception, et les points mathématiques sont leurs points de vue, pour exprimer l'univers.

26

Système nouveau de la nature et de la communication des substances..... 1695

Leibniz critique l'existence d'atomes rigides au nom du principe de continuité selon lequel la nature ne fait pas de sauts. Dans la collision de deux atomes rigides, leurs vitesses se renverseraient instantannément, "ce qui est contraire à l'ordre et à l'harmonie". Si l'on suppose alors qu'il y a des atomes, c'est à dire des corps de dureté maximum et donc inflexible, le changement se produirait par un saut instantanné, car le mouvement direct devient rétrograde au moment même de la collision..... Specimen Dynamicum. 1695

Débat qui va durer durant deux siècles pour aboutir à ce que la physique contemporaine n'accepte pas l'existence de corps solide parfaitement rigide. NEWTON (1643-1727) Celui qui croyait fondamentalement en la matière et au vide, mais qui ayant besoin dans ses théories, d'un milieu ou d'un médiateur actif, avait souvent recours à des éthers sur lesquels il formulait des hypothèses tout en déclarant ne pas vouloir en faire. A partir de 1669 Newton montre un puissant intérêt pour l'alchimie et sa pensée s'en ressent fortement. Je m'étais promis auparavant de ne plus écrire aucune hypothèse concernant la lumière et les couleurs, de crainte que cela ne m'engage dans de vaines querelles; mais j'espère que la résolution délibérée que j'ai prise de ne rien répondre qui puisse avoir l'air d'une controverse, sauf au moment que j'aurai choisi et si l'occasion s'en présente, peut me libérer de cette crainte..... Si je devais formuler une hypothèse, ce serait-pour l'exprimer en termes généraux et ne rien demander au delà - que la lumière est quelque chose susceptible d'exciter des vibrations dans l'éther....... On suppose ici qu'il existe un milieu éthéré, d'une constitution analogue à celle de l'air, mais beaucoup plus rare, plus subtil et beaucoup plus élastique. Le mouvement d'un pendule dans une cage de verre où l'on a fait le vide, mouvement sensiblement aussi rapide que dans l'air, est un argument de quelque valeur en faveur de l'existence d'un tel milieu. Mais on suppose que ce milieu n'est pas homogène, et qu'il est composé en partie du phlegmatic body de l'éther, en partie d'autres esprits éthérés, de la

27

manière dont l'air est composé du phlegmatic body de l'air, mélangé à des vapeurs et des émanations; car les effluves électriques et magnétiques et le principe de la gravitation semblent imposer une telle variété. Il est possible que le cadre entier de la nature ne soit autre chose que les contextures variées d'esprits ou de vapeurs éthérés, condensés comme par précipitation, à la manière dont les vapeurs se condensent en eau ou les exhalaisons en substances grossières, quoique non aisément condensables; et englobés après condensation dans des formes variées, initialement par la main même du Créateur et depuis par le pouvoir de la nature, lesquelles par la vertu du commandement croissent et multiplient........ Ainsi il est possible que toutes choses aient été engendrées par l'éther. Lettre à Oldenburg. 1675 "Une hypothèse expliquant les propriétés de la lumière......"

Très judicieusement Newton pense que l'observation de frottements sur un pendule enfermé sous vide prouverait l'existence de l'éther. En fait une telle expérience faite par Newton lui même en 1679 indique que la résistance dûe à l'éther est au moins 5.000 fois plus faible que celle dûe à l'air. Nous verrons que précisément la physique quantique donnera comme image de l'émission de lumière par un atome, le frottement d'un électron contre un hypothétique "éther". Newton considère son éther comme un mélange ( Descartes en faisait autant). Une partie inerte, le phlegmatique body et une partie active. Deux siècles plus tard le grand chimiste Mendéleev aura aussi une conception étrange d'un éther mélangé. Dans la partie de son oeuvre antérieure à 1684, Newton utilise l'hypothèse d'éthers pour rendre compte de phénomènes très variés, optiques, gravitationnels, électriques, caloriques et même physiologiques. Il suppose en particulier des variations de densité de l'éther au contact de la matière ou à l'intérieur de la matière. Grâce à de telles variations, il explique comment la lumière, corpuscules émis par les corps lumineux, se réfléchit, se réfracte ou se diffracte sur un obstacle (expériences de Grimaldi), en excitant des vibrations dans l'éther. .........je suppose que la lumière n'est ni l'éther, ni un mouvement vibratoire de l'éther, mais quelque chose de différent propagé à partir des corps lumineux. Les uns pourront s'il le veulent supposer que c'est un aggrégat de qualités variées au sens péripatéticien. D'autres que c'est une multitude de corpuscules incroyablement petits et rapides de

28

grandeurs variées, émis à grande distance les uns des autres par la surface des corps brillants, mais ceci à des intervalles de temps insensibles....... Lettre à Oldenbourg. 1675

Je suppose que l'éther plus raréfié à l'intérieur des corps et celui qui est plus dense à l'extérieur ne peuvent pas être séparés par une surface mathématique, mais qu'ils se transforment de proche en proche l'un dans l'autre; ce faisant l'éther extérieur doit se raréfier, tandis que l'éther intérieur doit devenir plus dense, sur une surface très petite, près de la surface du corps, tous les stades intermédiaires étant parcourus dans cet espace de transition. Et cela peut être la raison pour laquelle la lumière, dans les expériences de Grimaldi, en passant près du tranchant d'une lame ou près d'un autre corps opaque, se trouve déviée comme si elle était réfractée, plusieurs couleurs apparaissant lors de la réfraction......4 Lettre à Boyle. 1678/9

Mais lorsqu'il recommence à travailler sur la mécanique et l'astronomie, et publie en 1687 son oeuvre majeure, "Les Principes Mathématiques de la Philosophie Naturelle", Newton abandonne toute idée d'éther pour expliquer les phénomène de gravitation, au profit d'une conception de forces agissant à distance dans le vide. Le mot éther n'apparaît pas dans cet ouvrage fondateur de la science occidentale. Seule une toute petite phrase y fait une allusion sceptique dans les premières pages. Je ne fais point attention ici au milieu qui passe librement entre les parties des corps, supposé qu'un tel milieu existe. Philosophia Naturalis Principia Mathematica.1687

L'éther ne réapparaîtra que dans la seconde édition des Principia en 1713 et dans la seconde édition de l'Optique en 1717. 4 Même

si cen'est pas là l''explication retenue aujourd'hui pour la diffraction de la lumière, il y a là une idée géniale selon laquelle un phénomène peut apparaître par suite de la modification locale de l'éther dûe à la présence de la matière. Deux cent cinquante ans plus tard l'effet Casimir* et les phénomènes électrodynamiques dans des cavités ne raconteront pas autre chose! Sans parler bien sûr de la courbure de l'espace par la matière en Relativité Générale*.

29

Ce serait ici le lieu d'ajouter quelque chose sur cette espèce d'esprit très subtil qui pénètre à travers tous les corps solides et qui est caché dans leur substance; c'est par la force et l'action de cet esprit que les particules des corps s'attirent mutuellement aux plus petites distances et qu'elles cohèrent lorsqu'elles sont contigues; c'est par lui que les corps électriques agissent à de plus grandes distances, tant pour attirer que pour repousser les corpuscules voisins; et c'est encore par le moyen de cet esprit que la lumière émane, se refléchit, s'infléchit, se réfracte et échauffe les corps; toutes les sensations sont excitées et les membres des animaux sont mus, quand leur volonté l'ordonne, par les vibrations de cette substance spiritueuse qui se propage des organes extérieurs des sens, par les filets solides des nerfs jusqu'au cerveau et en fait du cerveau dans les muscles. Mais ces choses ne peuvent s'expliquer en peu de mots; et on n'a pas fait encore un nombre suffisant d'expériences pour pouvoir déterminer exactement les lois selon lesquelles agit cet esprit universel. Philosophia Naturalis Principia Mathematica . Deuxième édition. 1713

Ecrite en 1692, l'Optique paraît pour la première fois en 1704. Si la lumière reste toujours constituée de corpuscules, Newton pense avoir besoin d'un éther pour expliquer les phénomènes optiques, par des mouvements vibratoires ou ondulatoires. Mais cet éther est infiniment subtil.

Les planètes, les comètes, et tous les corps massifs ne se meuvent ils pas plus librement dans ce milieu éthéré, que dans un fluide qui remplirait exactement tout l'espace sans laisser d'interstices; fluide qui serait par conséquent plus dense que le mercure ou l'or? et la résistance de ce milieu ne peut -elle pas être si petite qu'elle devienne de nulle considération? Par exemple si cet éther (car c'est ainsi que je le nomme) était 700.000 fois plus élastique, et au delà de 700.000 fois plus rare que l'air; sa résistance serait plus de 600.000.000, de fois moindre que celle de l'eau. A peine une pareille résistance causerait-elle, au bout de mille ans, quelque altération sensible au mouvement des planètes. Si quelqu'un me demandait comment ce milieu pourrait être aussi rare: je lui demanderais à mon tour comment au haut de l'atmosphère l'air peut être 100.000 fois plus rare que l'or: je lui demanderais comment l'attrition peut faire émaner d'un corps électrique

30

une matière si énergique, mais si rare et subtile, qu'elle ne cause aucune diminution marquée dans le poids de ce corps, et qu'en se disséminant tout autour elle devienne capable d'attirer une feuille d'or à plus d'un pied de distance: je lui demanderais encore comment les émanations magnétiques peuvent être assez rares et assez subtiles, pour traverser une plaque de verre, sans éprouver de résistance, sans s'affaiblir; et néanmoins assez energiques, pour faire tourner une aiguille aimantée. Optique. Question XXII. 1717

Aussi les mouvements réguliers des planètes et des comètes ne peuvent-ils s'entretenir qu'autant que les espaces immenses des cieux sont vides de toute matière, à quelque exhalaisons près qui viennent peut être des atmosphères de la Terre, des planètes, ou des comètes; et à un fluide éthéré extrêmement rare, tel que celui dont nous avons traité plus haut. Optique. Question XXVIII. 1717

En définitive, Newton en corpusculariste convaincu croît en un éther creux, gaz infiniment dilué de particules microscopiques, incapables d'opposer une résistance aux corps macroscopiques. Un éther atomique qui laisse l'espace presque vide mais cependant actif. Ces quelques aperçus sur les conceptions de Newton touchant au vide et à l'éther ne donnent qu'une faible idée du grand jeu de l'Action et des Choses qui a occupé toute la vie du fondateur de la science moderne. Evoluant entre l'action à distance et l'action par contact, le vide et l'éther, il a su opérer une transmutation de la pensée alchimique et des préoccupations théologiques pour créer la physique mathématique. Repli tactique dirons certains. Mais il a posé pour nous la thématique moderne du vide et de l'éther, à l'intérieur de laquelle nous tournons toujours en rond. Lui même, considérant l'éther comme une hypothèse, n'a en définitive pas pris parti. Position solitaire au XVIII ème comme au XIXème siècles, qui croiront massivement à l'éther. Seul le XXème siècle retrouvera le scepticisme critique de Newton à ce sujet.

Samuel CLARKE (1675-1729)

31

Le porte parole de Newton dans la polémique avec Leibniz. A Leibniz qui dans son quatrième écrit disait: Mais si cet espace est vuide il sera un attribut sans sujet, une étendue d'aucun étendu. C'est pourquoi en faisant de l'espace une propriété, l'on tombe dans mon sentiment qui le fait un ordre des choses et non pas quelque chose d'absolu. Clarke répond: L'espace vide n'est pas un attribut sans sujet; parce que nous n'avons jamais pensé qu'un espace vide est un espace vide de tout, mais que c'est un espace vide seulement de corps. Dans tout espace vide Dieu est certainement présent, ainsi peut-être que de nombreuses autres substances qui ne sont pas de la matière; n'étant ni tangibles, ni perceptibles par aucun de nos sens. Ce que Kant considèrera comme nul et non avenu de son point de vue "phénoméniste". L'ENCYCLOPEDIE DE DIDEROT ET D'ALEMBERT M. Newton prouve d'une manière très vraisemblable, qu'outre le milieu aérien particulier dans lequel nous vivons et nous respirons, il y en a un autre plus répandu et plus universel, qu'il appelle milieu éthéré. Ce milieu est beaucoup plus rare et subtil que l'air; et par ce moyen il passe librement à travers les pores et les autres interstices des autres milieux et se répand dans tous les corps. Cet auteur pense que c'est par l'intervention de ce milieu que sont produits la plupart des grands phénomènes de la nature. Article "Milieu éthéré" . 1757

EULER (1707-1783) Père fondateur avec Daniel Bernoulli de la mécanique des milieux continus et des fluides, Euler fait naturellement jouer un rôle central dans sa physique à l'éther. Il a tenté de construire une image unitaire du monde et des processus physiques, en considérant tous les phénomènes optiques, électriques, magnétiques, caloriques, comme résultant de l'interaction de la matière avec l'éther. Le tout éther. Ses conceptions sont exposées dans les "Lettres à une princesse d'Allemagne", livre de vulgarisation en français qui eut un immense succès

32

et dont la plupart des physiciens du dernier tiers du XVIIIème siècle se sont abreuvés. Euler s'oppose à la théorie corpusculaire de l'émission de la lumière de Nexton et considère la lumière comme des vibrations de l'éther. A la différence de Newton qui dans le fond croyait au vide, et devait donc imaginer des corpuscules de lumière et des actions à distance, Euler ne croît pas au nvide et ne conçoit que des actions par contact. Cette matière subtile qui remplit tous les espaces entre les corps célestes est nommée l'éther, dont l'extrême subtilité ne saurait être révoquée en doute...... ..... L'éther est donc aussi une matière fluide comme l'air, mais incomparablement plus subtile et plus déliée, puisque nous savons que les corps célestes le traversent librement sans y rencontrer quelque résistance sensible. Il a sans doute aussi une élasticité par laquelle il tend à se répandre en tout sens et à pénétrer dans les espaces qui pourraient être vides....... Pour ce qui regarde la propagation de la lumière par l'éther, elle se fait d'une manière semblable à la propagation du son par l'air; et comme un ébranlement causé dans les particules de l'air constitue le son de même un ébranlement causé dans les particules de l'éther constitue la lumière ou les rayons de lumière de sorte que la lumière n'est autre chose qu'une agitation ou ébranlement causé dans les particules de l'éther, qui se trouve partout, à cause de l'extrême subtilité avec laquelle il pénètre tous les corps. Euler était un des rares physiciens de cette époque à rejeter la théorie corpusculaire de la lumière de Newton et à prendre position pour une théorie ondulatoire. Dans sa " Nouvelle théorie de la lumière et des couleurs" (1744-1746), Euler écrit sans doute pour la première fois dans l'histoire de la science de la lumière l'équation d'une onde harmonique plane. Mais Euler étend à l'électricité ses considérations sur le rôle de l'éther. La matière sur laquelle je voudrais à présent entretenir Votre Altesse me fait presque peur. La variété en est surprenante, et le dénombrement des faits sert plutôt à nous ébloir qu'à nous éclairer. C'est de l'électricité dont je parle, et qui depuis quelque temps est devenue un article si important dans

33

la physique, qu'il n'est presque plus permis à personne d'en ignorer les effets..... ......Il n'y a aucun doute qu'il ne faille chercher la source de tous les phénomènes de l'électricité dans une certaine matière fluide et subtile; mais nous n'avons pas besoin d'en feindre une dans notre imagination. Cette même matière subtile qu'on nomme l'éther, et dont j'ai déjà eu l'honneur de prouver la réalité à Votre Altesse, est suffisante pour expliquer très naturellement tous les effets étranges que nous observons dans l'électricité. ........ j'ose avancer que tous les phénomènes de l'électricité sont une suite naturelle du défaut de l'équilibre dans l'éther, de sorte que, partout où l'équilibre de l'éther est troublé, les phénomènes de l'électricité en doivent résulter; ou bien, je dis que l'électricité n'est autre chose qu'un dérangement dans l'équilibre de l'éther. Pour développer tous les effets de l'électricité, il faut avoir égard à la manière dont l'éther est mêlé et enveloppé avec tous les corps qui nous environnent........; ...... Considérons d'abord un corps électrique en moins, comme un bâton de cire d'Espagne, qui, par le frottement, ait été dépouillé d'une partie de l'éther qui était contenu dans ses pores....... ( l'éther au voisinage du bâton de cire va venir compenser cette perte à l'intérieur).....l'air autour du bâton de cire d'Espagne jusqu'à une certaine distance sera dépouillé de son éther et deviendra électrique lui même. Cette portion de l'air qui participe de cette sorte à l'électricité du bâton de cire est nommée l'atmosphère électrique...... tout corps électrique doit être entouré d'une atmosphère. Euler n'a t-il pas déjà imaginé la notion de champ électrique? KANT (1724-1804) Celui qui conteste le statut du vide, car le vide ne peut se manifester. Le vide est inconnaissable, car il n'est pas un phénomène*. De l'espace vide, il ne peut y avoir aucune expérience, il ne peut y avoir non plus aucune conclusion concernant son objet. Pour être instruit de l'existence d'une matière j'ai besoin de l'influence d'une matière sur mes sens. La proposition donc: il y'a des espaces vides, ne peut jamais être une proposition ni médiate, ni immédiate d'expérience: elle est seulement une ratiocination. Opus postumum

34

Le vide ne peut être qu'une chose en soi (noumène*), qui nous est innaccessible. Mais cette chose en soi devient tout de même chez Kant une chose tout court. Car entre la chose en soi et la matière première d'Aristote, la distance est faible. Et Kant, parce qu'il fonde tout son système de la Nature sur les forces d'attraction et de répulsion, a besoin d'un véritable support pour ces forces, sinon même d'une origine de ces forces. Un principe d'unité de la Nature. . ....on peut aussi appeler l'éther la base (la cause première) de toutes les forces motrices de la matière, car on la pense comme substance primitive (materia prima) qui est immédiatement motrice. Opus postumum

Il développe alors une théorie de l'éther, aboutissement de toute la physique kantienne. Il doit donc y avoir une matière qui, pénétrant intérieurement tous les corps (comme charge, onus), les meut en même temps de façon continue (comme potentia)..........cet élément a seulement dans cette qualité une force motrice, et privé de toutes les autres forces motrices, excepté de l'agitation qui lui est propre, il maintient toutes les autres forces motrices dans une activité constante et vive en tous lieux. Le fondement de cette affirmation est que les intuitions dans l'espace et le temps ne sont que des formes, et sans quelque chose qui les rendent aussi simplement connaissables pour les sens, elles ne feraient atteindre aucun objet réel, qui rende possible une existence en général et particulièrement aussi celle de la grandeur, et elles laisseraient par suite absolument vides pour l'expérience l'espace et le temps. Cet élément donc, qui se trouve au fondement à priori de cette expérience universellement possible, ne peut pas être considéré comme purement hypothétique, mais comme élément cosmique donné originellement moteur; il ne peut être admis comme seulement problématique, car il désigne l'intuition qui serait autrement vide et sans perception. Opus postumum

35

Sans éther pas de perception de l'espace et du temps. Loin d'être une matière première indifférenciée, l'éther accède à la dignité de premier moteur*, source de tout mouvement. Kant va discuter longuement le statut de l'éther, qu'il dénomme indifféremment éther ou calorique. Le problème de l'existence de l'éther est essentiel pour le " Passage des principes métaphysiques de la science de la nature à la physique" , véritable thème de l'Opus postumum. Mais il y a dans le passage des principes métaphysiques de la science de la nature à la physique un inévitable problème: à savoir si un élément répandu complètement dans l'espace cosmique ( par suite aussi pénétrant tous les corps) que l'on pourrait peut être nommer calorique ( sans prendre cependant en compte en cela un certain sentiment du réchauffement, parce que cela concerne simplement le subjectif dans une représentation, comme perception),-si, dis-je, un tel élément, comme la base de toutes les forces motrices de la matière est ou n'est pas présent: ou si son existence est seulement douteuse; en d'autres termes: si, comme élément hypothétique simplement, il est accepté par les physiciens seulement pour l'explication de certains phénomènes, ou s'il est à établir catégoriquement come postulat- cette question est pour la science de la nature comme système, de la plus grande importance; d'autant que c'est celle ci qui conduit du système élémentaire de celle ci au système du monde. Cette dernière déclaration est toujours d'actualité.

Accepter l'existence d'une matière partout répandue, pénétrant tout et mouvant tout ( on peut, en ce qui concerne le temps, ajouter encore: donnant le premier commencement à tout mouvement), qui remplit l'espace cosmique est une hypothèse qui, certes, n'est pas garantie, ni ne peut l'être par une expérience, et donc si elle a un fondement, elle devrait résulter à priori, comme une idée de la raison: que ce soit pour expliquer certains phénomènes ( en ce cas cette matière est seulement pensée, comme un élément simplement hypothétique) ou pour la postuler; parce que, à propos de tout mouvement, les forces motrices de la matière doivent commencer à agiter, la question étant, si cet élément est à considérer absolument comme objet de l'expérience. Opus postumum

36

En définitive, il semble bien que l'éther soit pour Kant un objet de la raison, permettant de comprendre l'expérience du dynamisme fondamental de la nature. Le calorique est réel, parce que son concept (avec les attributs que nous lui conférons) rend possible l'ensemble de l'expérience, non comme hypothèse pour les objets perçus pour en expliquer les phénomènes, mais il est immédiatement donné par la raison pour fonder la possibilité de l'expérience même. Opus postumum

Si nous avons longuement cité Kant, ce n'est pas pas tant pour le contenu de ses conceptions sur le vide et l'éther. Kant n'est pas un physicien, comme l'était Leibniz. Mais la qualité de la discussion qu'il mène nous introduit directement dans la problématique de la Science Physique Contemporaine. Le Vide Quantique va se débattre entre noumène* et phénomène*, chose ou objet, un comme çà ou un comme si.....Toute la physique quantique peut être historiquement à juste titre considérée comme une héritière de la tradition kantienne.

FRESNEL (1788-1827) Celui qui établit que les vibrations de l'éther doivent être perpendiculaires au rayon lumineux. Début du cauchemar du XXème siècle. Comment imaginer un fluide où les ondes soient transversales et non pas longitudinales. Fresnel s'y essaye à l'aide d'un modèle moléculaire........qui renverse toutes les idées reçues sur la constitution des fluides élastiques. Arago se désolidarise de Fresnel et le grand Laplace se montre opposé à cette théorie. Quant à Young il pense que l'éther doit être à la fois très élastique et solide!!!!!!!!. Considérations mécaniques sur la polarisation de la lumière Ce n'est que depuis quelques mois qu'en méditant avec plus d'attention sur ce sujet, j'ai reconnu qu'il était très probable que les mouvements oscillatoires des ondes lumineuses s'éxécutaient uniquement suivant le plan de ces ondes, pour la lumière directe comme pour la lumière polarisée.........

37

Or ce sont de très petits déplacements de ce genre dans les couches de l'éther et des corps transparents qui constitueraient les vibrations lumineuses, d'après l'hypothèse que j'ai nouvellement adoptée. Je dois dire ici qu'un article d'une lettre de M. Young, en date du 29 Avril 1818, qui m'avait été communiqué par M. Arago, a contribué à me faire douter de l'existence des oscillations longitudinales. M. Young concluait des propriétés optiques des cristaux à deux axes, découvertes par M. Brewster, que les ondulations de l'éther pourraient bien ressembler à celles d'une corde tendue d'une longueur indéfinie, et se propager de la même manière. Il y'a sans doute une grande analogie entre cette définition des ondes lumineuses et celle que je viens d'en donner, mais je ne crois pas que M Young ait fait voir comment on pouvait concilier une pareille dépendance mutuelle des molécules de l'éther avec sa fluidité, et y concevoir la production de ces ondulations à l'exclusion des oscillations dirigées suivant la ligne de propagation. Note sur le calcul des teintes que la polarisation développe dans les lames cristallisées. 1821

MAXWELL (1831-1879) Le père de la théorie du champ électromagnétique. L'éther est une substance matérielle incomparablement plus fine que les corps visibles que l'on suppose exister dans les parties de l'espace qui semblent vides......... Tous les éthers introduits pour expliquer des phénomènes n'ont pu indiquer quelle est la nature du mouvement qui s'y produit, et n'ont pu démontrer que les milieux ainsi imaginés produisent les effets pour l'explication desquels on les a imaginés.Un seul éther a survécu, c'est l'éther imaginé par Huyghens pour expliquer la propagation de la lumière...... Ce milieu.. est susceptible de transmettre de l'énergie..... cette énergie se transmet d'un corps émetteur à un corps absorbant non pas d'une manière instantannée, mais réside un certain temps dans le milieu. En

38

conséquence nous devons supposer que l'éther possède une élasticité, analogue à l'élasticité d'un corps solide et aussi qu'il possède une densité finie. Dans les espaces interplanétaires la densité d'éther est très grande comparée à la densité de l'atmosphère raréfiée....... L'éther est différent de la matière ordinaire........ Quelle est la structure physique de l'éther? L'éther est-il moléculaire ou continu? On ne peut supposer que la structure de l'éther soit analogue à la structure d'un gaz, dans lequel les molécules sont toujours dans un état de mouvement chaotique. On affirme souvent que le simple fait que le milieu soit élastique ou compressible, est une preuve qu'il est continu mais constiué de particules individuelles, séparées par des intervalles vides. Un milieu, homogène et continu en ce qui concerne sa densité, peut cependant être inhomogène par son mouvement, comme dans l'hypothèse de W. Thomson sur les molécules tourbillons dans un fluide parfait. L'éther, si c'est le milieu des phénomènes électromagnétiques, est probablement moléculaire tout au moins en ce sens............... Quelles que soient les difficultés rencontrées dans nos tentatives d'élaborer des réprésentations conséquentes de la structure de l'éther, il est indubitable que les espaces interplanétaires et interstellaires ne sont pas des espaces vides, mais sont occupés par une substance matérielle ou un corps très général, que nous devons envisager comme le plus homogène possible. Cet océan homogène de matière isotrope largement épandue est-il adapté à être non seulement le milieu de l'interaction physique entre corps éloignés et à remplir d'autres fonctions physiques dont nous n'avons pour l'instant même aucune idée, mais aussi comme nous le suggère l'auteur de "L'Univers Invisible" adapté à constituer l'organisme matériel d'êtres dont les fonctions vitales et spirituelles, sont aussi élevées, sinon plus que les nôtres, ceci est est une question qui se trouve bien au delà des limites des spéculations de physiciens. Article "Ether" dans Encyclopaedia Britannica. 9ème édition. 1879.

THOMSON (LORD KELVIN) (1824-1907)

39

Celui que l'échec de ses propres modèles d'éther décourage. Je pense que nous devons actuellement sentir que la triple alliance, éther, électricité, matière pesante est plutôt le résultat de notre désir de connaissance, et de notre capacité d'imagination au delà de l'horizon limité actuel de la science physique, qu'une réalité de la nature. Le mouvement d'un liquide visqueux. 1890

ECHEC. Je ne sais rien de plus sur la force électrique et magnétique, ou sur la relation entre l'éther, l'électricité et la matière pesante,, ou sur l'affinité chimique, que ce que je savai et enseignai à mes étudiants de philosophie naturelle cinquante ans auparavant lors de mon premier cours professoral. Réponse à un toast lors de son jubilé. 1896.

En ce qui concerne toutes ces Théories d'Ether, y compris mon propre Atome Tourbillon, je dois malheureusement me mettre sur le même plan que Méphistopheles, " der Geist der stets verneint".....Je ne peux éprouver aucune joie face à une quelconque théorie d'éther qui ne rend pas compte de la force électrostatique et de l'attraction magnétique ordinaire..... 1899

L'éther comme une éponge à tourbillons. Un modèle que d'aucuns poursuivent aujourd'hui encore.

MENDELEEV (1834-1907) Un atomiste qui ne croit pas au vide. C'est célèbre classification périodique des atomes.

l'auteur de la très

Il faut supposer que la position du système solaire parmi les autres systèmes de l'univers, tout comme la position de chaque planète dans le système solaire, sont déterminées non seulement par l'inertie, mais aussi par un milieu intermédiaire, conduisant la lumière et possédant un état élastique particulier, faisant penser aux corps solides. De la même

40

façon lors de la réunion d'atomes pour former les particules dans la matière réelle il est nécessaire de supposer l'intervention non seulement de l'inertie, mais aussi de ce milieu universel transparent pour la lumière et si peu pesant qu'il pénètre partout; ainsi l'air non pesant dans l'atmosphère ne manifeste une réelle pesanteur que lorsque l'on réussit à le chasser, alors que l'on ne peut chasser le milieu universel, c'est à dire on ne peut obtenir le vide absolu, privé de ce milieu universel. Encyclopédie de Brockhaus et Efron Article "Matière". 1892-1893 Mendéleev a conduit des recherches sur l'élasticité des gaz à très basse pression pour atteindre expérimentalement l'éther. Expériences rappelant celles de Newton sur le frottement subi par un pendule dans le vide. J'ai supposé que l'éther est la somme de gaz raréfiés dans un état limite..... Il me semble concevable, que l'éther cosmique n'est pas un gaz tout à fait homogène, mais le mélange de quelques gaz proches de l'état limite, c'est à dire constitué tout comme notre atmosphère terrestre du mélange de quelques gaz. Essai de compréhension chimique de l'éther cosmique.

Ainsi Mendéleev voyait (et cherchait) l'éther comme un état limite de la matière. La Théorie Quantique des Champs* n'est aujourdh'ui pas très éloignée d'une telle idée. Quant à Mendéleev il plaçait son éther dans le groupe zéro de la classification périodique en l'appelant "newtonium". Coïncidence?

BOUSSINESQ (1842-1929) Un maître de l'hydrodynamique, professeur à la Sorbonne avec Poincaré. Auteur du pas assez célèbre " Conciliation du véritable déterminisme mécanique avec l'existence de la vie et de la liberté morale" (1878).

41

Il est impossible de ne pas admettre, dans les espaces interstellaires et jusque dans les corps, un éther matériel, capable de transmettre les radiations dont il vient d'être parlé et que nous envoient effectivement les corps célestes lumineux ou chauds, sous la forme ondulatoire que nous avons décrite ou sous quelque autre équivalente. Mais les caractères de cette transmission, joints à l'absence de toute résistance appréciable de ce milieu au muvement des astres, obligent de lui attribuer des propriétés presque contradictoires en apparence, qui le différencient profondément des corps directement perceptibles à nos sens, dits pondérables (à cause de la gravitation)..... Il est donc naturel que l'éther, tout en étant le moins imparfait et le moins résistant des fluides réels, se comporte comme un solide isotrope, déformé entre ses limites d'élasticité, quand ses particules effectuent plus d'un trillion d'imperceptibles vibrations par seconde...... Nous sommes ainsi amenés à nous représenter l'éther comme une poussière atomique, ayant ses éléments incomparablement plus petits et plus rapprochés que ne sont les molécules des corps pondérables...... Théorie analytique de la chaleur mise en harmonie avec la thermodynamique et avec la théorie mécanique de la lumière. 1901

POINCARE (1854-1912) Celui qui ne croît pas à l'éther, car en cette fin du XIX ème siècle l'éther a perdu bien de ses atours, mais qui persiste à le considérer comme une hypothèse commode. C'est bien là le fameux conventionnalisme* de Poincaré. Peu nous importe que l'éther existe réellement, c'est l'affaire des métaphysiciens; l'essentiel pour nous c'est que tout se passe comme s'il existait et que cette hypothèse est commode pour l'explication des phénomènes. Après tout, avons nous d'autres raisons de croire à l'existence des objets matériels? Ce n'est là aussi qu'une hypothèse commode; seulement elle ne cessera jamais de l'être, tandis qu'un jour viendra sans doute où l'éther sera rejeté comme inutile. La science et l'hypothèse (1902)

MICHELSON (1860-1927) Celui qui par ses expériences a donné des raisons de ne pas croire à l'éther, mais qui ne peut se résoudre à ne pas y croire

42

Supposons qu'une tension de l'éther corresponde à une charge électrique, un déplacement de l'éther à un courant électrique, des tourbillons d'éther aux atomes- si nous continuons ainsi ces suppositions, nous arrivons à ce qui pourrait être une des grandioses généralisations de la science moderne- dont nous sommes tentés de dire qu'elle est vraie même si elle ne l'est pas- à savoir, que tous les phénomènes physiques ne sont que les différentes manifestations de divers modes de mouvement d'un éther universel. Light waves and their uses. 1903

LORENTZ ( 1853-1928) Celui qui a destitué l'éther en le privant de toutes les propriétés de la matière ordinaire, mais continue à y croire. Je ne peux m'empêcher de considérer l'éther, qui peut être le siège d'un champ électromagnétique et de ses vibrations, comme doté d'un certain degré de substantialité, aussi différent cela soit-il de toute la matière ordinaire. The theory of electrons and its application to the phenomena of light and radiant heat. 1906

CASSIRER (1874-1945) Celui qui croît à l'éther et au vide non pas comme objets mais comme concepts théoriques. Philosophe allemand et historien des idées. Héritier de la tradition kantienne et auteur d'une conception systématique de la connaissance à travers des "formes symboliques". Fortement influencé par les idées du physicien H. Hertz*. Après le concept de matière, le deuxième grand concept de la science est celui d'éther. Les difficultés que nous y rencontrons proviennent également du fait que l'on doit, pour en déterminer le contenu, importer dans ce concept certains caractères fournis d'abord directement par la comparaison avec les objets de la perception sensible. L'éther apparaît ainsi comme un fluide parfait, pourvu par ailleurs de certaines propriétés des corps parfaitement élastiques. Mais le combinaison de ces deux facteurs ne

43

conduit pas, dans un premier temps, à une image pleinement unifiée................ Le conflit ainsi ouvert ne trouve de solution que si l'on se décide à renoncer à toute figuration intuitive immédiate de l'éther pour y voir un symbole conceptuel destiné à exprimer des relations physiques fondamentales............... Plus la physique fait du concept d'éther un usage abondant et, par suite, conscient, plus il est clair que l'objet aisi désigné, loin d'évoquer une chose détachée et perceptible en elle même, ne peut viser que la réunion et la condensation de relations ayant l'objectivité et la validité de ce qui se prête à la mesure....... Atome et éther, masse et force sont autant d'exemples de schèmes de ce type qui remplissent leur tâche avec d'autant plus de rigueur qu'ils sont moins hypothéqués par le contenu immédiat de la perception............. Ce que la "chose", chère à l'image commune du monde, perd en propriétés, elle le regagne, et largement, en relations; car, cessant alors d'être isolée et de ne reposer que sur elle même, elle s'articule, au moyen de toute une trame logique, sur la totalité de l'expérience........ L'histoire de la physique permet de reconnaître dans cette imbrication si spécifique du sensible et de l'intellectuel un thème logique dont les grands empiristes eux-mêmes ont peu à peu pris conscience et qu'ils ont exprimé toujours plus nettement....... Pour pouvoir être représenté, le mouvement exige le vide; or, l'espace vide n'a rien en lui d'un donné sensible, rien non plus qui rappelle la réalité des choses.Il est donc impossible de référer la pensée exigée par la science, comme le veut l'idéalisme éléatique (Parménide), au seul être et de lier son sort à cet être; le non-être est un concept tout aussi nécessaire et inévitable. Sans ce concept, il est impossible à la pensée de maîtriser la réalité empirique elle même...... Or, une fois admis le principe selon lequel les concepts et les théories n'ont pas de meilleur étalon que les faits eux-mêmes, une fois reconnu dans l'intelligibilité du fait du mouvement et, partant, de la nature, le but véritable auquel doivent tendre les concepts, il va bien falloir avouer que dans ce fait est impliqué un élément qui se dérobe à l'intuition directe. L'espace vide est nécessaire aux phénomènes, bien qu'il ne présente pas la même forme sensible d'existence que les phénomènes pris dans leur diversité concrète. Dans l'assujettissement du réel au concept ( la révolution kantienne est passée par là), ce "néant" sensible revendique la même place et la même validité sans réserves que le "quelque chose"......... Substance et fonction. 1910

44

Admirable évocation de l'atmosphère kantienne dans laquelle va s'engouffrer, au grand dam de certains, toute la physique quantique au XXème siècle. Le vide quantique sera un éther conceptuel dont il va bien falloir avouer qu'il se dérobe à l'intuition directe.

PLANCK (1858-1947) Celui qui a rendu compte de la loi du rayonnement du corps noir*. Pour cela il a imaginé la théorie des quanta, d'après laquelle les échanges d'énergie entre la matière et l'éther, ou bien entre la matière ordinaire et les petits résonateurs dont les vibrations engendrent la lumière, ne pourraient se faire que par sauts brusques, d'un quantum tout entier ou rien du tout. Ce faisant il abolit l'image d'un éther mécanique en la remplaçant par un éther mathématique qui va devenir le champ quantique. Planck a bien anéanti l'éther mécanique en ouvrant la voie à un éther conceptuel. Anéantissement ou retrait stratégique, auquel va participer la Théorie de la Relativité. C'est ce qu'il expose au 82 ème Congrès des Physiciens et des Médecins allemands en 1910. J'en viens au point le plus douloureux de la théorie mécaniste - l'éther lumineux. Les efforts pour présenter les ondes lumineuses comme un mouvement d'une matière extraordinairement diluée sont nés en même temps que la théorie ondulatoire de Huyghens. Depuis ce moment on a pu voir apparaître toute une série de représentations diverses de la structure de ce milieu hypothétique. L'existence d'un éther lumineux matériel est un postulat nécessaire de la vision mécaniste du monde, puisque selon celle ci, il doit y avoir du mouvement partout où il y a de l'énergie, et que si mouvement il y a, il doit se trouver ce qui est en mouvement. Mais les propriétés de l'éther se différentient vivement des propriétés de toutes les autres choses matérieles connues.....; On a épuisé toutes les propositions et les combinaisons imaginables pour connaître la structure de l'éther lumineux. De tous les grands physiciens c'est Lord Kelvin qui a travaillé le plus activement jusqu'à sa mort dans cette direction. Il est apparu imposssible de déduire les phénomènes électrodynamiques dans l'éther libre à partir d'une hypothèse mécanique unique. alors que ces phénomènes se représentent à l'aide des équations différentielles de Maxwell-Hertz avec une étonnante simplicité et une précision vérifiable jusqu'aux moindres détails.

45

Vu cet état des choses, qui provoque tant de difficultés et d'interrogations en physique théorique, on peut naturellement se demander si l'on ne peut pas aborder le problème de l'éther lumineux d'une toute autre manière. Helmholtz avait souligné cette circonstance où le premier pas vers la découverte du principe de conservation de l'énergie n'a été fait que lorsque s'est posée la question: quelles relations doivent exister entre les forces de la nature s'il n'est pas possible de construire un perpetuum mobile. Sur la même base on peut affirmer que le premier pas vers la découverte du principe de relativité a coïncidé avec la question: quelles relations doivent exister entre les forces de la nature, s'il s'avère impossible d'observer quelque propriété matérielle que ce soit pour un éther lumineux. Qu'advient-il si les ondes lumineuses qui se propagent dans l'espace, n'ont aucun lien avec un support matériel quelconque? Dans ce cas la vitesse de déplacement d'un corps par rapport à l'éther n'est non seulement pas mesurable, mais encore tout simplement pas pensable. Celui qui accepte une vision mécaniste du monde comme postulat de la pensée physique, ne pourra jamais s'accorder avec la théorie de la relativité. Des rapports entre la nouvelle physique et la vision mécaniste du monde. Physikalische Zeitschrift, 11, 922-932, 1910.

Ainsi plutôt que de se poser des questions sur la nature de l'éther mécaniste on s'est mis à examiner de manière critique les raisons d'admettre son existence.

EINSTEIN (1879-1955) Celui qui semble avoir empêché les autres de croire à l'éther mais qui continue à y croire lui même. Comment les physiciens arrivent-ils à admettre, à côté de l'idée de la matière pondérable, obtenue par abstraction de la vie journalière, l'idée de l'existence d'une autre matière, de l'éther? On en trouve la raison bien certainement dans les phénomènes qui ont donné lieu à la théorie des forces agissant à distance, et dans les propriétés de la lumière qui ont conduit à la théorie ondulatoire..... .......on pouvait admettre que les forces agissant à distance de Newton ne sont telles qu'en apparence, et qu'en réalité elles sont transportées par un milieu qui pénètre tout l'espace, c'est à dire soit par des

46

mouvements, soit par la déformation élastique de ce milieu. C'est ainsi que l'effort d'établir l'unité dans notre conception de la nature des forces conduit à l'hypothèse de l'éther. Lorsque, dans la première moitié du XIX ème siècle, on s'aperçut de la ressemblance très grande qui existe entre les propriétés de la lumière et celles des ondes élastiques dans les corps pondérables, l'hypothèse de l'éther gagna un nouvel appui. Il sembla indubitable que la lumière doit être considérée comme un processus vibratoire d'un milieu élastique et inerte, qui remplit tout l'espace de l'univers....... L'évolution de la théorie de l'électricité, dans la voie tracée par Maxwell et Lorentz, amena un changement singulier et inattendu dans l'évolution de nos conceptions concernant l'éther. Pour Maxwell lui-même, l'éther était encore une chose douée de propriétés purement mécaniques, quoique ces propriétés aient été d'un genre beaucoup plus complexe que celles des corps solides tangibles. Mais ni Maxwell ni ses successeurs ne réussirent à imaginer un modèle mécanique pour l'éther, capable de fournir une interprétation mécanique satisfaisante des lois du champ électromagnétique de Maxwell......... Les choses en étaient là lorsque H.A. Lorentz intervint. Par une merveilleuses simplification des fondements théoriques, il est arrivé à établir l'accord entre la théorie et l'expérience. Il réalisa ce progrès de la théorie de l'électricité- le plus considérable depuis Maxwell- en dépouillant l'éther de ses propriétés mécaniques, et la matière de ses propriétés électromagnétiques. En ce qui concerne la nature mécanique de l'éther de Lorentz, on peut dire plaisamment que l'immobilité est la seule propriété mécanique que Lorentz lui a encore laissée. On peut ajouter que tout le changement opéré par la théorie de la relativité restreinte dans la conception de l'éther consistait en ceci, qu'elle dépouilla l'éther de sa dernière propriété mécanique, c'est à dire l'immobilité..... Le point de vue que l'on pouvait, au premier abord, adopter en face de cet état de choses semblait être le suivant: l'éther n'existe point du tout. Les champs électromagnétiques ne représentent pas des états d'un milieu, mais sont des réalités indépendantes, qui ne peuvent être réduites à, rien d'autre et qui ne sont liées à aucun substratum, exactement comme les atomes de la matière pondérable....... Une réflexion plus attentive nous apprend pourtant que cette négation de l'éther n'est pas nécessairement exigée par le principe de la relativité restreinte. On peut admettre l'existence de l'éther, mais il faut alors renoncer à lui attribuer un état de mouvement déterminé, c'est à dire il faut le dépouiller par l'abstraction de son dernier caractère mécanique, que Lorentz lui a encore laissé. Nous verrons que cette façon de voir est justifiée par les résultats de la théorie de la relativité générale.......

47

.....nous pouvons dire: on peut imaginer des objets physiques étendus où la notion de mouvement ne trouve aucune application...... Le principe de la relativité restreinte nous interdit de considérer l'éther comme constitué de particules qu'on peut suivre dans le temps; mais l'hypothèse de l'éther comme telle ne contredit pas la théorie de la relativité restreinte. Il faut seulement se garder d'attribuer à l'éther un état de mouvement...... Mais on peut, d'autre part , alléguer en faveur de l'hypothèse de l'éther un argument important. Nier l'éther, signifie en dernier lieu qu'il faut supposer que l'espace vide ne possède aucune propriété physique. Or les faits fondamentaux de la mécanique ne se trouvent pas en accord avec cette conception...... D'après la théorie de la relativité générale , les propriétés métriques du continuum spatio-temporel sont différentes dans l'entourage de chaque point spatio-temporel et conditionnées par la matière qui se trouve en dehors de la région considérée.... L'éther de la théorie de la relativité générale est un milieu privé de toutes les propriétés mécaniques et cinématiques, mais qui détermine les phénomènes mécaniques et électromagnétiques.... D'après la théorie de la relativité générale, l'espace est doué de propriétés physiques; dans ce sens par conséquent un éther existe. Selon la théorie de la relativité générale un espace sans éther est inconcevable, car non seulement la propagation de la lumière y serait impossible, mais il n'y aurait même aucune possibilité d'existence pour les règles et les horloges, et par conséquent aussi pour les distances spatio-temporelles dans le sens de la physique. Cet éther ne doit cependant pas être conçu comme étant doué de la propriété qui caractérise les milieux pondérables, c'est à dire comme constitué de parties pouvant être suivies dans le temps: la notion de mouvement ne doit pas lui être appliquée. L'éther et la théorie de la relativité. Conférence. 1920

EDDINGTON (1882-1944) Celui qui fait appel à l'expérience. Les mathématiciens du XIX ème siècle ont passé beaucoup de temps à développer des théories d'un éther rigide et élastique ou autre. Les ondes lumineuses étaient alors des oscillations réelles de cette substance; on lui attribuait les propriétés ordinaires de la rigidité et de la

48

densité; on allait même parfois jusqu'à lui assigner une place dans le tableau des éléments. Un coup fatal fut porté à cette conception matérialiste quand on essaya d'expliquer la matière comme quelque état particulier de l'éther, car si la matière est représentée par un mouvement tourbillonaire ou une condensation de l'éther, celui ci ne peut pas lui même être matériel...... D'ailleurs, l'éther a cessé de jouer un rôle prépondérant dans les théories physiques; on l'a en quelque sorte mis de côté, en réserve. Un auteur moderne d'une théorie électromagnétique partira en général de l'hypothèse d'un éther remplissant l'espace entier; il montrera ensuite qu'il y a en chacun de ses points un vecteur électromagnétique dont on peut mesurer l'intensité; à partir de là il ne raisonnera plus que sur ce vecteur et probablement n'entendra-t-on plus parler de l'éther lui même. On suppose de manière vague que ce vecteur représente quelque état de l'éther pour rendre intelligible la signification du vecteur; l'essentiel c'est que l'éther maintenant, n'est plus qu'à l'arrière plan; il ne joue plus un rôle principal dans la théorie. Il n'y a, par conséquent, aucune raison d'attribuer à ce fond de tableau vague que constitue l'éther, les propriétés d'un océan matériel. Ses propriétés doivent être déterminées par l'expérience et non par l'analogie. Espace, temps et gravitation.

1920

PAULI ( 1900- 1958 ) Père fondateur de la physique quantique. Il ne croit pas à l’énergie de point zéro introduite pour le champ de rayonnement par Nernst, alors qu’elle avait été introduite pour les oscillateurs matériels par Planck dans sa formulation seconde de la loi du corps noir. Il faut à ce moment remarquer immédiatement, qu’il est plus consistent ici, contrairement à l’oscillateur matériel, de ne pas introduire une énergie de point zéro de
h
par degré de liberté. D’une part parce que cela conduirait à une énergie infiniment grande par unité de volume à cause du nombre infini de degrés de liberté, d’autre part car elle serait inobservable en principe ne pouvant être ni émise, ni absorbée , ni diffusée, ne pouvant donc être contenue à l’intérieur de parois, et , comme cela est évident d’après l’expérience, ne produisant aucun champ gravitationnel. Die allgemeinen Prinzipien der Wellenmechanik Springer, Berlin, 1933 p83

49

SARTRE (1905-1980) Jean Paul Sartre se rattache à la longue tradition qui ne peut penser le vide et le néant qu'à partir de la matière et de l'être, comme une négation. Le néant n'est pas...il est néantisé par un être qui le supporte. L'homme est l'être par qui le néant vient au monde. L'être et le néant

Pour Hegel, par contre, le néant peut être pensé non comme manque d'être, mais comme lié à l'être par une relation dialectique. L'identité de l'être et du non-être est le ressort de tout mouvement dialectique. L'attitude de Sartre est celle de la mécanique quantique, alors que celle de Hegel est celle de Barut attribuant les effets du vide à la reconnaissance des effets de la matière sur elle même.

DIRAC (1902-1984) Celui qui, après avoir appliqué la mécanique quantique au champ électromagnétique, l'applique à l'éther. L'éther devient turbulent. Au siècle dernier, l'idée d'un éther universel partout présent était populaire en tant que fondement pour la construction de la théorie des phénomènes électromagnétiques. Cette situation a été profondément influencée par la découverte par Einstein du principe de relativité, conduisant à 'exigence d'une formulation quadridimensionnelle de toutes les lois naturelles. On trouva bientôt que l'existence d'un éther ne s'accordait pas avec la relativité, et comme la relativité était bien établie, l'éther fût abandonné. Les connaissances en physique ont beaucoup avancé depuis 1905, notamment du fait de l'apparition de la mécanique quantique, et la situation a de nouveau changé. Si on examine à nouveau le problème en fonction des nouvelles connaissances, on trouve que l'éther n'est plus éliminé par la

50

relativité, et l'on peut donner maintenant de bonnes raisons pour postuler un éther...... Cet argument (celui qui élimine l'éther du point de vue relativiste) est irréfutable du point de vue de 1905, mais il nécessité aujourd'hui un modification, dûe au fait que nous devons appliquer la mécanique quantique à l'éther. La vitesse de l'éther, comme les autres variables physiques, est sujette à des relations d'incertitude5 . Pour un état physique donné la vitesse de l'éther en un point de de l'espace-temps, ne sera pas habituellement une quantité bien définie, mais se trouvera distribuée selon différentes valeurs possibles en accord avec une loi de probabilité obtenue en élevant au carré le module d'une fonction d'onde. Nous pouvons constituer une fonction d'onde qui rend toutes valeurs de la vitesse de l'éther également possibles. Une telle fonction d'onde peut bien représenter l'état de vide parfait en accord avec le principe de relativité........ Nous pouvons maintenant voir que nous pouvons parfaitement considérer un éther, sujet aux lois de la mécanique quantique et en accord avec la relativité, pourvu que nous soyons décidés de considérer le vide parfait comme un état idéalisé, inatteignable en pratique. D'un point de vue expérimental il n'y a aucune objection à celà....... Nature . Is there an Aether? 1951

Mais Dirac ne croît pas à l'importance physique des fluctuations du vide*, introduites par les théories quantiques. A la fin de la 4ème édition (1958) de son très célèbre traité de Mécanique Quantique, il juge très sévèrement les nouveaux développements de l'Electrodynamique Quantique*, dus en particulier à Feynman: Je ne vois pas comment ces calculs issus de la représentation de Schrödinger, augmentés de quelques règles de travail, peuvent être présentés comme un développement logique des principes standards de la Mécanique Quantique. La représentation de Schrödinger est inadaptée au traitement de l'Electrodynamique Quantique, parce que les fluctuations du vide y jouent un rôle prépondérant. Ces fluctuations présentent de

5 Invoquer des relations d'incertitude signifie en fait que l'on introduit ici un caractère aléatoire pour l'éther. Si l'éther est un milieu turbulent ou chaotique, il ne peut en effet servir de repère et la relativité n'est pas contredite. C'est là le tournant majeur dans la conception de l'éther du point de vue de la mécanique quantique.

51

grandes difficultés mathématiques et par ailleurs elles n'ont pas d'importance physique. Là où Dirac parle de "règles de travail", de Broglie parlera de "petites jongleries". Scepticisme des grands physiciens devant le formalisme. Fondateur de la Théorie Quantique des Champs, Dirac est aussi l’auteur d’une formulation relativiste de la mécanique quantique où apparaît un vide particulier, la « mer de Dirac » ensemble occupé des états à énergie négative. Entre le vide de la TQC et le vide de Dirac il y a en fait une relation de transformation, et ce sont donc deux représentations d’une même réalité . WHITTAKER Comme chacun sait, l'éther a joué un grand rôle dans la physique du XIX ème siècle; mais dans la première décennie du XX ème siècle, le mot "éther" est tombé en disgrâce et il est devenu habituel de donner aux espaces interplanétaires la dénomination de "vacuité", le vacuum étant conçu comme un simple vide, n'ayant pas d'autres propriétés que de propager les ondes électromagnétiques. Ceci est dû principalement à l'échec des tentatives pour observer le mouvement relatif de l'éther par rapport à la terre, et l'acceptation de principe que de telles tentatives doivent toujours échouer. Mais avec le développement de l'électrodynamique quantique, on s'est mis à regarder le vide comme le siège des oscillations de "point-zéro" du champ électromagnétique, des fluctuations de "point-zéro" de la charge électrique et du courant, et d'une "polarisation" correspondant à une constante diélectrique différente de l'unité. Il paraît absurde de garder le nom de "vide" pour une entité si riche en propriétés physiques, et le mot historique "éther" pourrait convenablement être à nouveau retenu. Préface à la nouvelle édition de A history of the theories of Aether and Electricity. 1951

52

BLOKHINTSEV (1908-1979) Physicien russe. Les particules sont des excitations du vide et ne coupent jamais leur cordon ombilical. Le vide est un milieu, matrice de la matière. ....... les particules ne sont que des excitations du vide, qui continue à vivre même lorsqu'il n'y a aucune particule; en son sein fluctuent le champ électromagnétique et la polarisation électrique. Ce n'est pas le repos, mais un mouvement perpétuel, comme la houle à la surface de la mer....... Il est aussi évident de ce point de vue qu'il n'existe aucune particule isolée, abandonnée à elle même ("libre" comme on dit). Des particules mêmes très éloignées les unes des autres continuent à appartenir au milieu qui les a engendrées et qui se trouve en état de mouvement continu. Il est possible que c'est dans ce lien entre les particules et ce milieu que se cache la nature de cette impossibilité d'isoler les particules qui se manifeste dans l'appareil formel de la mécanique quantique. Dans"Problèmes philosophiques de la physique contemporaine". Mir. Moscou. 1952

MISNER, THORNE, WHEELER. Les grands spécialistes de la relativité générale et de la cosmologie. De tous les développements remarquables de la physique depuis la Deuxième Guerre Mondiale, aucun n'est plus impressionnant que la prédiction et la vérification des effets des fluctuations du vide dans le champ électromagnétique sur le mouvement de l'électron dans l'atome d'hydrogène. Gravitation . 1970

DE BROGLIE (1892-1988) Celui par lequel le scandale est arrivé. Toutes les particules matérielles, électrons, neutrons, atomes, molécules.....l'homme, sont

53

accom-pagnés d'un phénomène ondulatoire (l'onde de De Broglie). Autour de chaque particule il ne peut y avoir le vide. Mais quoi donc alors??????. De Broglie se méfie des formalismes de la théorie quantique des champs: Il faudrait être bien naïf pour penser que toutes ces petites jongleries avec des symboles "démontrent" l'existence des corpuscules ou encore qu'elles nous apprennent ce qu'est un corpuscule dans la réalité physique. Elles nous montrent simplement que le formalisme de la seconde quantification des bosons est compatible avec l'existence des particules. C'est là une condition qui est nécessaire pour que cette théorie soit acceptable, mais qui à mon avis n'est pas suffisante pour en faire une théorie des bosons vraiment complète et satisfaisante du point de vue physique. Et pourtant il cède au charmes subtils de cette théorie et se plait à imaginer un substratum universel ou un milieu subquantique caché.......tout en hésitant entre un "vide" milieu matériel et un "vide" état quantique, reflet de potentialités. Ces constatations ont amené la Physique quantique contemporaine à devenir de plus en plus consciente du fait que ce que nous nommons le vide n'est pas du tout un milieu dénué de propriétés physiques, mais bien plutôt une sorte d'immense réservoir ( d'énergie, a-t-il écrit puis barré sur son manuscrit) d'où peuvent émerger au niveau microphysique des unités ou des paires corpusculaires et où aussi ces unités et ces paires disparaissant du niveau microphysique peuvent s'engloutir. Si cette conception est exacte ( et il semble bien aujourd'hui qu'elle le soit) il y aurait trois niveaux de la réalité physique. 1° le niveau macrophysique des phénomènes macroscopiques directement observables à notre échelle qui est le domaine propre de la Physique dite "classique"; 2° le niveau microphysique ou quantique qui est celui des molécules, des atomes, des noyaux ou plus généralement des particules élémentaires, qui est le domaine propre de la Physique quantique; 3° enfin le niveau le plus profond, hypomicrophysique ou subquantique pourrait on dire, constitué par ce " vide" réservoir immense d'énergie sous jacente dont nous ignorons encore presque tout. Les mots nous trahissent pour désigner ce niveau profond de la réalité: le mot vide ne convient pas du tout car rien ne serait plus plein que ce vide.

54

L'expression "substratum universel" ( ou une autre de ce genre ) serait meilleure. J'emploierai cependant habituellement le mot vide couramment usité, mais vous devez imaginer qu'il doit être mis entre guillemets ("le vide"). Nous ne savons pas si, quand un boson apparaît au niveau microphysique sortant du "vide", il existait déjà dans ce substratum à l'état préformé, ou s'il est "créé" au moment de son apparition. Nous ne savons pas davantage si, quand un boson disparaît du niveau microphysique pour s'engloutir dans le "vide", il subsiste dans ce substratum dans un état indécelable ou s'il est "détruit" au moment de sa disparition. Cours professé à la Sorbonne durant l'année scolaire 1957-1958. (Inédit)

On est évidemment amené à penser que toute particule, même quand elle nous paraît isolée, est en contact avec un milieu subquantique caché qui constitue une sorte d'invisible thermostat.....La particule échangerait ainsi continuellement de l'énergie et de la quantité de mouvement avec ce milieu subquantique......... Dès qu'on a admis l'existence d'un "milieu subquantique" caché, on est amené à se demander quelle est la nature de ce milieu. Il a certainement une nature très complexe. En effet, il doit d'abord ne pas pouvoir servir de milieu de référence universel, ce qui serait en opposition avec la théorie de la Relativité. De plus nous verrons qu'il se comporte non pas comme un thermostat unique, mais plutôt comme un ensemble de thermostats dont les températures seraient reliées aux énergies propres des diverses sortes de particules....... La reinterprétation de la mécanique ondulatoire. 1971

Chaque particule emporte son vide propre. Il n'y aurait pas de Vide unique, mais des phénomènes particulaires que l'on représente comme particule et vide associé. Il y'a gros à parier que la réalité est très proche d'une telle conception...... Et de plus il y'a un phénomène ondulatoire!!!!!!!!! C'est bien là à nouveau le type de défi à l'imagination que présentait l'éther.

55

MATTUCK Dans la mécanique de Newton au XVIIIème siècle, c'était le problème à trois corps qui était insoluble. Avec la naissance de la relativité générale autour de 1910 et de l'électrodynamique quantique en 1930, ce sont les problèmes à deux et un corps qui sont devenus insolubles. Et avec la théorie quantique des champs moderne, c'est le problème à zéro corps ( le vide) qui est insoluble. Feynmann

R.D. Mattuck. A guide to diagrams in the many-body problems. 1976

GRIGORIEV et EFREMOV Physiciens soviétiques. Auteurs de l’article « Théorie Quantique des Champs » dans la Petite Encyclopédie, Physique de l’Univers Microscopique, rédacteur D.V. Shirkov, Editions de l’Encyclopédie Soviétique, Moscou, 1980. L’état de vide. Considérons le champ électromagnétique ou le champ de photons. Un tel champ possède une réserve d’énergie qu’il peut délivrer par portions. La diminution de l’énergie du champ de la quantité h
signifie la disparition d’un photon de fréquence
, c.a.d. le passage du champ dans un état contenant un photon en moins. Par de tels passages successifs il se forme en définitive un état où le nombre de photons est nul, et où le champ ne peut plus délivrer d’énergie. Mais du point de vue de la Théorie Quantique des Champs cela ne signifie pas que le champ électromagnétique cesse d’exister, il se trouve seulement dans l’état de plus faible énergie possible. Dans la mesure où il n’y a pas de photons dans cet état il est naturel de l’appeler état de vide du champ électromagnétique ou vide de photons. Ainsi le vide du champ électromagnétique est le plus bas état énergétique de ce champ. La conception du vide comme l’un des états du champ, tout à fait inhabituelle du point de vue des conceptions de la physique classique, se trouve physiquement fondée. Le champ électromagnétique dans l’état de vide ne peut être un fournisseur d’énergie, mais il n’en découle pas que le vide ne peut pas d’une manière générale se manifester. Le vide physique n’est pas un « lieu vide » mais un état avec d’importantes propriétés qui se manifestent dans des phénomènes physiques réels.

56

D’une manière analogue pour les autres particules, on peut introduire la notion de vide comme plus bas état énergétique des champs correspondants. Lorsque l’on envisage des champs en interaction on peut appeler vide l’état de plus basse énergie de tout le système constitué par ces champs. Si l’on fournit suffisamment d’énergie à un champ se trouvant dans l’état de vide, il se trouve excité, c.a .d. on assiste à la naissance de particules, les quanta de ce champ. Ainsi la naissance de particules peut être décrite comme le passage d’un état de vide « non observable » à un état réel. Comme si le vide se trouvait en puissance et se manifestait en acte par l’apparition de particules. Le vide comme réservoir potentiel de particules. Une image qu’il ne faut pas trop concrétiser.

AITCHISON Celui qui veut endiguer avec raison toutes sortes de déraisons contemporaines, notamment les "particules virtuelles". Le vide est un état, non pas une substance6 Nothing's plenty. 1985

Cette formule a le mérite de bien souligner la différence de statut qui existe entre le vide quantique et le vide classique, entre des raisonnements qui portent uniquement sur les états* et des considérations qui font jouer un rôle fondamental à des attributs*. Elle souligne en particulier le fait que l’état vide n’est qu’un état parmi l’ensemble de tous les états possibles, et qu’il n’a de sens que comme référence par rapport aux états excités. MUNITZ On ne peut pourtant s'empêcher d'en parler comme d'une réalité physique, théâtre d'une intense activité dynamique. Du point de vue d'une théorie des champs typique, même le vide le plus parfait, est en tant que réalité physique le théâtre d'une intense activité. Aussi dans ce contexte, le terme "vide" a une signification particulière 6

Un état de quoi dirait Descartes, pour qui le vide dans une cruche était un état de la cruche. Toute la question est là..............

57

radicalement différente de celle qu'il a dans l'usage populaire ou dans la physique traditionnelle. Un état vide n'est pas un vide absolu; il n'est pas à identifier avec un espace totalement vide. Tout champ quantique auquel on associe un état de vide peut être envisagé comme constitué d'un grand nombre de centres séparés d'oscillation et d'excitation...... Un état de vide est un état où un champ a sa plus petite énergie possible. Mais la théorie quantique fait que même en l'absence de particules réelles l'existence d'un champ et de ses fluctuations sont possibles. Le vide quantique n'est donc pas tranquille. M.K. Munitz. Cosmic understanding: Philosophy and Science of the Universe. Princeton University Press. 1986

PAGELS Auteur avec D. Atkatz d'une théorie cosmologique sur la création de l'univers à partir des fluctuations du vide. A. Vilenkin, dont il est question, est l'auteur d'une autre célèbre théorie cosmologique prétendant créer l'univers à partir de rien* car pour lui le vide est encore quelque chose. Tous les modèles (à fluctuation du vide) de l'origine de l'univers que j'ai discutés jusqu'alors supposent la préexistence d'une espèce d'espace vide- le vide où tout a commencé.....Alex Vilenkin ne trouvait satisfaisante aucune de ces notions de "rien". Un jour il me dit :" L'espace c'est encore quelque chose, or moi je pense que l'univers devrait réellement commencer comme rien. Pas d'espace, pas de temps-rien". Lorsqu'il me dit cela la première fois, je lui demandai :"Que voulez vous dire par rien?". Il haussa les épaules et déclara avec emphase:" Rien c'est rien". H. Pagels. Perfect Symmetry. The Search for a Beginning of Time. Simon and Schuster. 1985

BARROW et TIPLER. Astrophysiciens. S'il faut créer le monde à partir de rien* , il faut alors aussi créer l'espace. On rejoint là la théologie négative. A l'origine du Tout il doit y avoir le véritablement Rien.

58

Bien sûr il est quelque peu impropre de considérer l'origine d'un univers en bulles lors de fluctuations du vide comme une création "ex nihilo", car le vide quantique n'est pas vraiment "rien"; bien plutôt l'état de vide a une riche structure qui réside dans un substratum déjà existant d'espace temps, un espace temps de Minkowski ou de de Sitter. A franchement parler, une véritable "création ex nihilo" serait une génération spontanée de tout ensemble à un instant donné dans le passé: l'espacetemps, le vide quantique, la matière. J.D. Barrow and F. Tipler. The anthropic cosmological principle. Oxford University Press. 1986.

BARUT (1926 -1994) Un physicien dans la grande tradition de l'électromagnétisme classique, qui prône l'interaction de l'électron avec son propre champ et considère qu'il n'y a pas lieu de quantifier séparément le champ électromagnétique. Il rejoint le scepticisme de Dirac et de de Broglie sur la théorie quantique des champs, et cherche avec succès à exprimer le plus de phénomènes possibles en terme d'auto-interaction. Dans une telle conception, le Vide Quantique n'existe pas, mais le vide reste néanmoins le théâtre du champ. En 1948, Welton a donné une dérivation intuitive du déplacement de Lamb* pour l'atome d'hydrogène, en considérant le couplage de l'électron aux fluctuations du vide* électromagnétique en seconde quantification*créant ainsi le folklore généralement admis selon lequel les fluctuations du vide sont la cause physique du déplacement de Lamb. A cette image du vide fluctuant se trouve contraposée l'image du champ propre, où les corrections radiatives sont envisagées comme provenant des effets de réaction du rayonnement* dus à l'interaction le la particule avec son propre champ. L'image du champ propre est donc dans la ligne du point de vue classique où il n'y a pas de fluctuations de point zéro d'une densité d'énergie infinie et où le champ de vide est identiquement égal à zéro. L'article de 1951 de Callen et Welton sur le théorème de fluctuationdissipation* a montré qu'il existe une relation intime entre les fluctuations du vide* et la réaction de rayonnement*. L'existence des unes entraîne l'existence de l'autre. Dans les années 70 différents auteurs ont pu montrer (dans le cadre de l'électrodynamique quantique* standard) que le phénomène d'émission spontanée* pouvait être interprété comme causé

59

soit par les fluctuations du vide ou par la réaction de rayonnement ou bien encore par une combinaison quelconque des deux effets..... L'image de la réaction de rayonnement a cependant de nombreux partisans. Citons Jaynes: " Cette complète interchangeabilité des effets de champ-source et des effets de fluctuations du vide ne prouve pas que les fluctuations du vide sont réelles. Cela prouve seulement que les effets de champ-source sont les mêmes que si des fluctuations du vide étaient présentes.".... Citons aussi Milonni: " Il semble... que la généralisation de ces idées ...peut nous conduire à considérer le champ du vide plutôt comme un artifice formel ou un subterfuge que comme une chose physique réelle. A.O. Barut, J.P. Dowling and J.F. Van Huele. Physical Review A, 38, 4405, 1988. Quantum electrodynamics based on self-fields, without second quantization.

Entre partisans du tout fluctuations du vide* et du tout réaction de rayonnement* ou action du champ propre une grande discussion scientifique montrant que les deux effets semblent coexister si l’on impose certaines conditions de vraisemblance physique. Ne serait ce pas que les fluctuations du vide donneraient l’impulsion initiale déstabilisant l’état excité dans l’émission spontanée* mais que la réaction de rayonnement entretiendrait l’émission. De toute façon cette discussion est le reflet des difficultés d’interprétation réaliste de la théorie quantique.

VOLOVIK Physicien russe. Celui qui voit l'éther à la fois chaotique et ordonné, comme un superfluide. Remarquons que les "modèles " contemporains du Vide, font appel tour à tour à tous les types connus de milieux condensés: cristal, semiconducteur, supraconducteur, superfluide........... L'un des phénomènes non-linéaires les plus intéressants de la physique est la formation spontanée de structures ordonnées, dans deux types de systèmes, hors d'équilibre et à l'équilibre. Il n'est pas exclu que le vide physique soit lui même une structure ordonnée spontanément formée. 8ème Ecole de Gorki. 1989

60

Dans la physique des milieux condensés sont apparues de nouvelles substances, dites milieux ordonnés à brisure spontannéé de symétrie. Parmi elles se trouvent des liquides dont les propriétés semblent paradoxales. Grâce à leur caractère quantique ils contredisent à ce point nos représentations ordinaires sur les liquides, qu'il nous a fallu reconsidérer notre rapport aux liquides , et par là même à l'éther. Il est apparu que les propriétés nouvelles de ces liquides rappellent d'une manière étonnante les propriétés du vide physique. A une température définie ces liquides quantiques subissent une transition de phase vers un état superfluide. Une des manifestations de la superfluidité consiste en l'absence de viscosité: un tel liquide à la température nulle ( c'est à dire se trouvant dans l'état fondamental, ou bien encore, dans l'état du vide où il n'y a pas d'excitations) n'offre aucune résistance à un corps qui s'y déplace, tout en présentant une élasticité. Si Newton avait connu l'existence de tels liquides, il aurait pu résoudre les paradoxes qu'il avait formulés, en donnant à l'éther des propriétés de superfluidité, et cela se serait avéré proche des modèles contemporains du vide physique. De l'éther de Newton au vide de la physique contemporaine des milieux condensés, dans "Newton et les problèmes philosophiques du XX ème siècle". Moscou 1991

SAUNDERS et BROWN Ceux qui hypostasient à nouveau l'éther. L'éther c'est la part de rêve au delà de la physique contemporaine. C'est de la Métaphysique. Le Vide émerge rapidement comme la structure centrale de la physique moderne. Comment cela est-il possible?. Qu'est ce que le concept de vide et pourquoi est-il si important? Ce recueil réunit des spécialistes ayant l'esprit philosophique, qui mobilisent les résultats de la gravitation classique, de l'électrodynamique quantique et du programme de grande unification. Le Vide émerge comme la synthèse des concepts d'espace, de temps et de matière, dans le contexte relativiste et quantique; cette nouvelle synthèse

61

représente une structure d'une complexité nouvelle et des plus inextricables. La philosophie du Vide est sans aucun doute un projet de métaphysique. Saunders

Brown eds. The Philosophy of Vacuum. Oxford UP. 1991

VON BAEYER. Chroniqueur scientifique dans "The Sciences". Une théorie qui traiterait de l'atome sans mentionner le Vide et une description du Vide qui ne tiendrait pas compte de ses frontières seraient incomplètes............ Cependant toutes les théories persistent à tracer une distinction nette entre les particules et les champs, et cette dichotomie se trouve à la racine de la nature paradoxale du Vide. Les propriétés étranges du Vide- densité d'énergie infinie, fluctuations, déplacement de Lamb*, effet Casimir*, inhibition de l'émission spontanée*-- dérivent en définitive de la séparation artificielle des particules chargées des champs électriques et magnétiques qui les entourent. Il y'a déjà longtemps qu'Albert Einstein avait compris ce défaut de la Mécanique Quantique. Dans les années 40, lors d'un séminaire au Princeton Institute for Avanced Studies, il déclarait: " Je sens que c'est une illusion que de considérer l'électron et le champ comme deux entités physiques différentes. Puisque aucun des deux ne peut exister sans l'autre, on ne doit décrire qu'une seule réalité, qui se trouve avoir deux aspects différents; la théorie devrait reconnaître cela dès le départ." Une telle théorie n'existe pas encore, mais si on la formulait, elle éliminerait à nouveau le Vide. Il existe en fait des tentatives pour ne pas séparer l'électron du Vide, attribuant à l'action de l'électron sur lui même les effets attribués autrement au Vide. La citation précédente de Barut introduisait déjà ce point de vue. Sic exit Vacuum...... Même sans réaliser la suggestion radicale d'Einstein, l'exploration du Vide dynamique a fourni l'une des principales idées de la physique moderne, à savoir que malgré son apparence fragmentée, le monde à son niveau le plus fondamental est une unité compacte. Les parois d'un

62

récipient, le vide à l'intérieur et l'atome en son centre ne peuvent plus être considérés comme des entités séparées. De même que la distinction du sujet et de l'objet en philosophie, et que la séparation de l'esprit du corps en médecine, la division du monde en matière et en vide est une illusion...... Le Vide moderne est un compromis entre les opinions de Démocrite et celles d'Aristote: le premier avait raison d'insister sur le fait que le monde est constitué d'atomes et de vide, mais le second n'avait pas moins raison de proclamer qu'un vide véritable et absolu ne peut exister. Taming the Atom. The emergence of the visible microworld. Random House. 1992.

Mais si la particule et son champ doivent être décrites d'une manière unitaire, dans le cadre sans doute d'une théorie non-linéaire*, cela ne signifie pas pour autant la "mort de l'atomisme". Bien au contraire, il faudra rendre compte dans ce cadre de la stabilité des édifices atomiques et de l'origine des phénomènes aléatoires*. MADDOX Rédacteur en chef de "Nature", l'hebdomadaire mondial de la Science. La matière modifie les propriétés du Vide, ce qui à son tour modifie le comportement de la matière. C'était déjà la pensée de Newton dans sa lettre à Boyle........ Ce dont la mécanique quantique a besoin, et sans doute toute la physique pour sa réputation, c'est une série de phénomènes qui s'enfonceront dans les esprits et serviront de rappel permanent de ce que ces savoirs ont à dire. Voici, pour ce qu'elle vaut, l'expérience la plus claire à ce jour démontrant que le Vide est potentiellement une source infinie de photons, même si leurs effets ne sont jamais manifestes. Un groupe de l'Université de Yale, a construit une cavité....... Dans une telle cavité, seule certaines fréquences du champ de radiation peuvent se maintenir....Si vous faites passer un faisceau d'atomes de sodium non-excités à travers la cavité, l'énergie des électrons dans les atomes de sodium se trouve modifiée..... Cette expérience a non seulement démontré que le Vide n'est pas dépourvu de substance, mais que les conséquences en sont apparentes alors qu'il n'y a aucune apparition magique de quoi que ce soit d'inattendu.

63 La théorie quantique peut-elle être comprise? Nature. Février 1993

SHIPOV Physicien russe. La nouvelle théorie représente le monde autour de nous selon sept niveaux de réalité dont les quatre plus bas sont les états bien connus de la matière: solide,liquide, gaz et plasma. Les trois niveaux supérieurs correspondent aux états vide et supervide de la réalité, tels que le vide, les champs primaires de torsion du vide et le Rien Absolu. Si les quatre niveaux les plus bas sont étudiés très largement par la science moderne, les trois niveaux supérieurs représentent un nouveau sujet de recherche physique. De plus il y a de nombreux faits qui indiquent l'existence d'une relation entre le sixième niveau (les champs primaires de torsion du vide) et les phénomènes psychophysiques. C'est pourquoi la théorie physique du vide est la première à ouvrir une voie pour décrire en termes strictement scientifiques des phénomènes comme la télépathie, la télékinèse ou la clairvoyance. Gennady Shipov. A theory of Physical Vacuum . Moscou (1993)

Un exemple parmi d'autres de ce dont on rend le vide responsable ! Le vide comme fourre-tout.

CAO et SCHWEBER. Historiens de l'électrodynamique quantique. Du vide vide au vide plein, aller et retour. Il existe deux programmes parallèles dans la théorie des particules élémentaires: un programme atomiste et un programme géométrique

64

(champs). A ces deux programmes correspondent deux conceptions du vide: un vide plein et un vide vide. Le statut ontologique du vide "nu" a été un sujet largement discuté. On peut rappeler que Furry et Oppenheimer (1934), Pauli et Weisskopf (1934), Wentzel (1943) et d'autres ont élevé des objections contre l'idée de Dirac (1930) selon laquelle le vide serait un état où tous les états à une particule d'énergie négative seraient occupés. L'argument le plus fort avancé contre l'hypothèse du "plein" était que selon la relativité restreinte, le vide doit être un état invariant de Lorentz d'énergie nulle, de moment nul, de moment angulaire nul, de charge nulle, où tout est nul, c'est à dire un état de rien. Cependant, lorsque l'on se mit à analyser certains phénomènes supposés provoqués par les fluctuations du vide, les mêmes physiciens qui contestaient l'hypothèse du plein ont tacitement pris le vide comme une espèce de substance, plus précisement comme un milieu polarisable, ou ont supposé que c'était un substrat sous-jacent, théâtre d'activités sauvages. En d'autres mots, ils ont réellement adopté l'hypothèse d'un vide plein. The conceptual foundations and the philosophical aspect of renormalization theory. Synthese. 97,33-108, 1993.

MILONNI Un des maitres de l'Optique Quantique*, auteur du premier ouvrage de synthèse sur le Vide Quantique: The Quantum Vacuum. An introduction to quantum electrodynamics. Academic Press. 1994. Nous en reproduisons ce long extrait qui montre bien dans quelle situation le physicien honnête se trouve aujourd'hui. Il reprend la discussion de Barut sur la réalité des fluctuations quantiques* du vide, tout en concluant que fluctuations du vide et réaction de rayonnement* interviennent simultanément en théorie quantique tout comme dissipation* et fluctuation* en théorie classique. Maxwell a écrit que: " Les faits de l'électromagnétisme sont si compliqués et variés , que l'explication d'un certain nombre d'entre eux à l'aide de plusieurs hypothèses différentes doit présenter un intérêt non seulement pour les physiciens, mais aussi pour tous ceux qui désirent comprendre quelle dose d'évidence l'explication des phénomènes apporte à la crédibilité d'une théorie, ou encore jusqu'où il faut regarder une coïncidence dans l'expression mathématique de deux ensembles de

65 phénomènes comme l'indication d'une identité de nature de ces phénomènes.

Les "faits de l'électromagnétisme" sont après toutes ces années, aussi " compliqués et variés" que jamais. Dans les pages qui précèdent nous avons décrit des phénomènes qui sont explicables à partir de l'hypothèse que la théorie quantique de l'électromagnétisme prédit correctement. un champ fluctuant du Vide. La variété des phénomènes qui peuvent être expliqués avec cette hypothèse est réellement impressionnante. Le rayonnement spontané*, phénomène responsable pour pratiquement toute la lumière que nous voyons ainsi que pour le transport de l'énergie du soleil à notre planète, est explicable en partie du moins en termes de fluctuations du champ électromagnétique du vide, tout comme les forces universelles de van der Waals*, cruciales pour notre compréhension d'une grande variété de systèmes physiques, chimiques et biologiques. Les manifestations macroscopiques de ces forces, dites effet Casimir*, sont interprétables par l'effet des conditions aux limites* sur le champ du vide, tout comme les autres effets de l'électrodynamique quantique dans une cavité*, tel que la modification par l'environnement du rendement du rayonnement spontané*. "La meilleure de nos théories", l'électrodynamique quantique, trouve ses meilleures vérifications dans des phénomènes comme le déplacement de Lamb* et le moment magnétique anormal* de l'électron, pour lesquels les fluctuations du champ du vide sont à la base de belles interprétations heuristiques. Ces fluctuations peuvent être "promues" au niveau de fluctuations thermiques lorsque nos détecteurs sont accélérés, un effet trop petit pour être mesuré au laboratoire, mais important pour notre compréhension de la théorie quantique des champs* et de la relativité générale*. Et puis il y a les "applications" des fluctuations du champ du vide à la largeur de raies* et à la longueur de cohérence* dans les lasers à semiconducteurs intervenant dans les communications optiques. Le champ du Vide et la Technologie Quantique*. Nous laissons au lecteur le soin de décider à quel point les explications de ces divers phénomènes confèrent une "crédibilité" au concept de champ du Vide. Ces effets attribuables aux fluctuations du Vide électromagnétique, peuvent cependant être expliqués par " plusieurs hypothèses différentes". Nous avons remarqué à nombreuses reprises que les effets des fluctuations du Vide que nous avons décrits peuvent être expliqués tout aussi bien dans

66

la plupart des cas, en terme de champs des sources, ou bien en termes de combinaison des champs des sources et du champ du Vide. En d'autres mots, nous pouvons pour différentes raisons choisir de penser en termes soit de l'aspect dissipatif soit de l'aspect fluctuation de l'interaction des particules chargées avec le champ électromagnétique. Pour ce qui est de la consistance formelle de l'électrodynamique quantique le champ du Vide et les champs de sources sont tous deux absolument essentiels.

Le vide supraconducteur Selon Maurice Jacob, du CERN, on pourrait également croire que nous savons tout, aujourd'hui, mais la nature du vide nous échappe, notamment: pourquoi se comporte-t-il comme un milieu ? Des bouleversements aussi importants que ceux qui sont survenus au cours du XX ème siècle nous attendent peut-être...... Le vide se comporte comme un supraconducteur vis à vis de la chromodynamique: il est opaque à la couleur, comme un matériau supraconducteur est opaque aux champs magnétiques; la température critique serait alors de l'ordre de 200 millions d'électrons-volts. D'autre part, le vide se comporte comme un supraconducteur vis à vis de l'interaction électrofaible: les bosons W et Z y gagnent une masse, comme les photons semblent devenir massif à l'intérieur des supraconducteurs; la température critique, dans ce cas, est de l'ordre de 200 milliards d'électrons-volts. Comprendre la dynamique qui est derrière cette structure du vide est l'un des grands problèmes de la physique moderne. Il faut expérimenter à des énergies au delà de l'énergie équivalente à la température critique. Le LHC (Grand Collisionneur de Hadrons en projet au CERN à Genève) devrait atteindre les énergies nécessaires. Pour la Science. Avril 1994. Encart dans l'article de John HORGAN: Accélérateurs et Unification.

RUSS. Une philosophe présentant contemporaine. Le Vide et le Néant.

un

panorama

de

la

culture

La théorie quantique a également apporté une transformation dans la conception du "vide". Alors qu'il désigne, dans les théories classiques, l'absence de matière, la théorie quantique précise qu'une énergie résiduelle minimale y persiste; dès lors jaillissent sans cesse de ce vide des particules

67

de matière et d'antimatière par paires opposées, qui disparaissent, bien entendu aussitôt. Ces "fluctuations du vide" permettent d'expliquer certains phénomènes fondamentaux de la théorie quantique. Il faut désormais faire une distinction entre le "vide" des physiciens, rempli de potentialités, et le "néant " des philosophes. La marche des idées contemporaines. Un panorama de la modernité. A. Colin. 1994

TELLER. Un physicien-philosophe. Comme Aitchison, il s'élève avec véhémence contre le peuplement du vide à l'aide de"particules virtuelles*". Ce mode de pensée suggère une attitude sur la question de savoir si les "particules virtuelles" apparemment décrites par les lignes internes (des diagrammes de Feynman) "existent réellement". Je conseille une résistance à ce mode de pensée que je considère comme trompeur à l'extrême. P. Teller. An interpretive introduction to quantum field theory. Princeton University Press. 1995

BOHR. fils Aage Bohr, le fils de Niels Bohr, l'auteur du modèle planétaire de l'atome et l'idéologue de la révolution quantique. Aage, est lui aussi prix Nobel, pour sa théorie de la structure du noyau de l'atome. L'atome chez les Bohr est une affaire de famille. Il propose de considérer comme quantités (variables) de base, les transformations de symétrie de l'espace temps. Selon le mot de René Thom, la matière apparaît alors comme une maladie de l'espace. De la substance sans forme selon Aristote, à la forme sans substance selon la Théorie Quantique des Champs, on en (re) vient à la forme comme substance. Aage Bohr propose malicieusement qu'une nouvelle édition du très célèbre livre d'Hermann Weyl : "Espace, Temps, Matière"(1923), porte le titre : "Espace-Temps comme Matière". L'espace-temps, le Vide

68

deviennent matière. Platon et Descartes reviennent en force. Le pneuma des Stoîciens manifestant la primauté du Logos, ne plaçait-il pas la forme pure au fondement du Monde? Une idée que Jean exprime dans son Evangile :" Au début était le Verbe". Il y a là comme une pratique philosophique et scientifique de l'ikébana. Le dépouillement et l'immatériel deviennent substance. Le Rien affirme sa présence en devenant le Tout. Dans sa manifestation primaire, la symétrie, qui décrit traditionnellement les formes des configurations de la matière, acquiert une existence propre et constitue la substance élémentaire ( matière et rayonnement)................. Cette nouvelle perspective pour la vision de la physique quantique peutêtre éclairée en faisant référence au rôle de l'éther dans la mise en évidence de la symétrie de l'espace-temps, dont le moment culminant est la constitution de la Relativité Restreinte. Ainsi les équations de Maxwell* ont été conçues comme décrivant les vibrations de l'éther, mais la notion d'éther a été éliminée, comme superflue, lorsque les équations du champ électromagnétique apparurent dans une perspective nouvelle, où elles expriment l'invariance de l'espace-temps (équivalence des repères en relativité restreinte) et l'invariance de jauge*. Dans ces développements, la physique relativiste classique peut être considérée comme concernant une substance porteuse des symétries de l'espace -temps et de jauge, la particule et le champ étant des degrés de liberté élémentaires, quant à la physique, elle a été créée dans ce moule par l'introduction de conditions de quantification agrémentées d'une interprétation du formalisme symbolique. Cependant, la notion de substance à quantifier devient superflue lorsque la symétrie est reconnue dans sa manifestation première et qu'elle devient elle même la substance élémentaire, douée de complémentarité congénitale. A. Bohr and O. Ulfbeck. Reviews of Modern Physics. Vol. 67, p 1-35, Janvier 1995. Primary manifestation of symmetry. Origin of quantal indeterminacy.

MATTHEWS. Correspondant scientifique du Sunday Telegraph. Chaque fois que vous allumez la lumière, vous assistez à un phénomène dont les physiciens pensent qu'il pourrait être la clef du big-bang........

69

Solution du cauchemar du cosmologiste, explication de la gravitation et remède à la crise mondiale de l'énergie? Le danger est de voir le Vide devenir la réponse de tout un chacun pour tout. Mais il semble que ce soit un pari sûr de voir vraisemblablement les théoriciens du vide rencontrer quelques grandes surprises dans les années à venir. Les philosophes avaient raison: la nature a horreur du vide. Il se peut bien que les savants du prochain siècle en soient amoureux. New Scientist. February 1995

SCULLY et ZUBAIRY Auteurs d’un traité de référence “Quantum optics” Cambridge University Press. 1997. Partisans du tout fluctuations, exposent dès l’entrée de l’ouvrage la vulgate, objet d’un large consensus. En suivant Dirac, à chaque mode du champ de rayonnement nous associons un simple oscillateur harmonique quantique, c’est là l’essence de la théorie quantique du rayonnement. Une conséquence intéressante de la quantification du rayonnement se trouve dans les fluctuations associées à l’énergie de point zéro dites fluctuations du vide. Ces fluctuations n’ont pas d’analogue classique et sont responsables de nombreux phénomènes intéressants en optique quantique….. La quantification du champ de rayonnement est nécessaire pour expliquer des effets comme l’émission spontanée, le déplacement de Lamb, la largeur de raie du laser, l’effet Casimir et la statistique complète des photons dans le laser. En fait chacun de ces effets physiques peut être compris du point de vue des fluctuations du vide qui perturbent les atomes ; ainsi par exemple l’émission spontanée est souvent présentée comme le résultat d’une stimulation de l’atome par les fluctuations du vide. Aussi pressantes soient ces raisons, il en existe bien d’autres ainsi que des arguments logiques pour quantifier le champ de rayonnement…….Ainsi en est il avec l’observation expérimentale d’états non classiques du champ de rayonnement comme les états comprimés, la statistique sub-poissonienne des photons et le phénomène d’anti groupement photonique.

LAMBRECHT

70

Physicienne. Membre d’un groupe de recherches sur « Fluctuations quantiques et relativité » qui s’intéresse en particulier aux effets mécaniques des fluctuations du vide*. La théorie quantique a profondément changé notre conception de l’espace vide. En effet, même quand on a pompé toute la matière d’une enceinte fermée et qu’on a refroidi cette enceinte jusqu’au zéro de température pour éliminer le rayonnement du corps noir*, il reste encore dans l’enceinte des fluctuations quantiques* irréductibles de champ. Ces fluctuations, aussi appelées fluctuations du vide* ou fluctuations de point zéro, correspondent à une énergie moyenne de h
/2 par mode du champ de fréquence
. Les fluctuations du vide ont des conséquences physiques observables. Dans le domaine des forces macroscopiques en particulier, deux miroirs plans parallèles, placés à une distance L l’un de l’autre dans le vide subissent une force attractive, la force de Casimir*. Elle est due à la pression de radiation des fluctuations du vide modifiées par la cavité que forment ces deux miroirs. Cette force , bien que faible, est maintenant mesurée avec une bonne précision……. La pression de radiation* du vide a aussi des conséquences physiques observables sur le mouvement d’un diffuseur dans le vide, où elle est responsable d’une force de réaction de rayonnement*. Celle ci tend à s’opposer au mouvement du diffuseur, dès que celui ci suit un mouvement à accélération non-uniforme. Ceci est une preuve , parmi d’autres, du fait que l’on ne peut pas oublier les effets des fluctuations du vide, y compris quand on étudie le mouvement mécanique d’objets macroscopiques. Les fluctuations du vide soulèvent des problèmes importants à l’interface entre théorie quantique d’une part, phénomènes gravitationnels d’autre part. En particulier la densité d’énergie calculée dans la théorie quantique est une intégrale divergente et, même après la prise en considération d’une fréquence de coupure haute fréquence, elle est des ordres de grandeur plus grande que la densité d’énergie moyenne observée autour de nous par l’intermédiaire des phénomènes gravitationnels. Cette « catastrophe du vide » relevée dès 1916 par Nernst, reste aujourd’hui encore un problème non résolu, directement lié au ‘problème de la constante cosmologique’*. Il existe cependant des questions parfaitement bien définies dans ce domaine, auxquelles on peut apporter des réponses théoriques correctes dans le cadre théorique actuel, et qui ont des liens directs avec les principes généraux de la relativité* d’Einstein, tels le principe d’équivalence*ou le principe de relativité du mouvement. Le vide est présent dans toute la physique contemporaine de la microphysique à la cosmologie. Des mesures expérimentales détaillées de la force de Casimir effectuées récemment permettent de tester avec précision cette prédiction fondamentale de la théorie quantique des

71

champs et d’explorer la gravité newtonienne à courte distance. La force de Casimir joue un rôle très important dans le domaine des micromachines et des nanostructures.

BAEZ Un physicien théoricien. Il existe des formulations de la théorie quantique des champs* dans un langage mathématique abstrait dit des C* algèbres. Il existe différentes représentations de la C* algèbre des observables en tant qu’opérateurs sur l’espace de Hilbert. Il y correspond différents états vide, ce qui montre bien leur caractère de construction mathématique. Pour définir le concept de « vide » dans une théorie quantique du champ on a besoin non seulement d’une C* algèbre d’observables*, mais aussi de sa représentation particulière. Ceci devient dramatique dans le cas d’une théorie quantique du champ sur un espace-temps* courbe- échauffement pour une véritable théorie de la gravité quantique*. Il devient plus difficile des trouver des observateurs qui s’accordent sur ce qui compte comme vide que dans le cas d’un espace-temps plat. SAHARYAN, DAVTYAN, YERANYAN Des physiciens théoriciens arméniens Un observateur accéléré ne voit pas le même vide qu’un observateur inertiel (effet Unruh*). Pour redire avec d’autres mots la même chose que Baez.

Il est bien connu que l’on perd l’unicité du vide lorsque l’on travaille dans le cadre de la théorie quantique des champs dans un espace temps général courbe ou dans des repères non inertiels. En particulier l’emploi d’une transformation générale de coordonnées dans la théorie quantique des champs dans un espace temps plat conduit à un nombre infini de représentations unitaires non équivalentes des relations de commutation*. Ces différentes représentations donnent en général

72

naissance à des images différentes, aux implications physiques différentes, en particulier à différents états vide. Par exemple l’état vide pour un observateur uniformément accéléré, le vide de Fulling-Rindler, n’est pas équivalent à celui pour un observateur inertiel, le vide familier de Minkowski. 2003

LE NOXAÏC Physicien et historien des sciences Grâce aux particules virtuelles* le vide est le théâtre d’une activité sauvage, la vie quantique du vide.. Mais il ne faut pas assimiler manipulations symboliques et phénomènes physiques. Ne pas se méprendre sur ce que fait le physicien dans sa cuisine, même lorsqu’il chatouille l’infini. Nous avons vu que les fluctuations quantiques des champs font apparaître des énergies de point zéro, ce qui a pour conséquence de conférer au vide une énergie infinie. Les fluctuations quantiques ont bien d’autres conséquences. L’une d’elle est parfois appelée la polarisation du vide. Il s’agit de la possibilité qu’apparaissent spontanément puis disparaissent, dans le vide, des paires particule-antiparticule ( des paires électron-positron si l’on parle d’électrodynamique quantique). En fait il ne s’agit pas de particules réelles, observables. On les qualifie de virtuelles car ce sont, à proprement parler, des images qui représentent de façon commode certains éléments mathématiques intervenant dans les calculs ( de perturbation ) de la théorie des champs. Ces éléments reflètent certaines propriétés des quanta des champs, mais pas toutes : par exemple une particule virtuelle n’a pas nécessairement la même masse que la particule réelle correspondante, et cette masse est même variable. Néanmoins, les particules virtuelles sont d’utilisation tellement commode, et leur ressemblance mathématique avec les particules réelles si grande, que la plupart des physiciens oublient qu’il s’agit d’artifices mathématiques et se les imaginent-sans d’ailleurs que cela engendre de contradictions- comme si c’étaient de véritables objets physiques…… La création et l’annihilation d’une paire positron-électron virtuelle modifie l’interaction électromagnétique véhiculée par un photon entre le proton et l’électron de l’atome. Cette « polarisation du vide » est l’un des effets intervenant dans le déplacement de Lamb (des niveaux de l’atome d’hydrogène).

73 •

Le Noxaïc. Les métamorphoses du vide. Belin. 2004

HARREMOES et TOPSOE Auteurs d’un article sur « The quantitative theory of information » dans le tome sur la théorie de l’information* d’ une grande encyclopédie de philosophie des sciences : ‘ Handbook of the philosophy of information’(Elsevier. 2006). Il est plus ou moins clair aujourd’hui pour une majorité de physiciens préoccupés des fondements et de la signification de la mécanique quantique, que celle ci est un modèle* cybernétique*. Mais telle quelle cette affirmation n’apparaît jamais. Tout le monde est cependant prêt à considérer que la préparation* est une entrée, la mesure* une sortie, et que l’objet quantique* lui même est représenté par une boîte noire* avec la fonction d’onde* comme état* ou fonction de transfert. C’est en particulier le cas de livres qui font autorité : A.S. Holevo. Probabilistic and statistical aspects of quantum theory. North Holland. 1982 • Peres. Quantum theory: Concepts and methods. Kluwer. 1993. • W. de Muynck. Foundations of quantum mechanics: an empiricist approach. Kluwer. 2002. Des physiciens éminents comme Wigner, Hartle, Stapp ou Peres expriment ce point de vue en d’autres termes. Il faut cependant attendre 2006 pour voir cela explicitement formulé, en catimini, en termes cybernétiques. On peut lire sous la plume de P. Harremoës et F. Topsoe des déclarations très générales qui vont être appliquées à la Mécanique Quantique : « Une expérience physique consiste en une procédure physique et en un résultat sous la forme de données. La procédure physique peut souvent être décomposée en une préparation et une mesure. La préparation* établit un protocole expérimental en définissant des conditions initiales et des données d’entrée. La mesure* couple ‘l’objet préparé’ à l’appareil de mesure avec pour résultat une observation*. ‘L’objet’ peut être considéré comme une ‘boîte noire*’, un couplage ou un canal d’information entre la préparation et la mesure. Nous dirons que deux préparations représentent le même état* si ces préparations ne peuvent pas être distinguées par une mesure quelconque. Ceci implique que l’espace d’état dépende de l’ensemble de mesure considéré. Il est donc trompeur de dire par

74

exemple ‘‘l’électron est dans l’état S’’. Il faudrait plutôt dire ‘‘notre connaissance de l’électron est complètement décrite par S’’. » Ainsi l’état (la fonction d’onde) décrit le dispositif de la boîte noire en fonction du type d’entrées-sorties choisi, c’est à dire un modèle et non pas le système physique, notre connaissance des choses et non pas les choses. Comme le dit Peres, l’état quantique n’est pas un objet physique, il n’existe que dans notre imagination. C’est le cas pour le vide quantique. Le formalisme quantique ne représente pas l’objet microscopique, il sauve les phénomènes. La connaissance dépend de la mesure , voilà le message. Techniquement cela va se traduire par le fait que l’on n’obtient pas les états un à un, mais tous ensemble par la résolution du problème spectral d’un opérateur. En particulier on n’obtient jamais le vide tout seul, mais comme le plus bas état d’une échelle. C’est bien ce qui est arrivé à Schrödinger qui n’a pas obtenu l’état fondamental de l’atome d’hydrogène seulement mais tout l’ensemble du spectre*. Ainsi l’état vide n’a de sens que dans son rapport aux autres états, et ne peut être considéré séparément, ce qui en ferait une substance*. C’est bien le sens de la déclaration d’Aitchison : le vide est un état, et non pas une substance

WIKIPEDIA Le vide quantique et le vide. Un problème d’échelle. Un changement de statut.

Le terme d'énergie du vide est employé pour désigner deux notions a priori différentes, dont le lien éventuel reste à démontrer : La densité moyenne d'énergie et de pression engendrée par les fluctuations du vide* quantique, qui est mise en évidence à de très faibles échelles par l'effet Casimir*. La densité moyenne d'énergie du vide sur des échelles cosmologiques, mise en évidence par l'observation de l'accélération de l'expansion de l'univers* . Cette densité d'énergie calculée à partir de ces observation (de l'ordre de 10 - 29g.cm - 3) est associée a l'énergie sombre*, ainsi qu'à la constante cosmologique*.

75

Historiquement, le terme "énergie du vide" est plutôt associé aux fluctuations quantiques et reste encore très majoritairement employé dans ce sens. Ce n'est qu'assez récemment (fin des années 1990) que ce terme est également employé pour désigner la densité d'énergie du vide à grande échelle, ce qui entraîne des confusions. C'est pourquoi le concept d'énergie sombre a été forgé, et devrait être employé préférentiellement à "énergie du vide" pour désigner la densité d'énergie du vide sur de grandes échelles. La densité d'énergie moyenne des fluctuations quantiques à grande échelle est en principe parfaitement nulle. Toutefois, certaines théories prévoient un effet résiduel à grande échelle des fluctuations, si certaines particules virtuelles créées par les fluctuations se stabilisent en condensat de BoseEinstein. Mais les modèles théoriques correspondant ne sont pas encore au point, et la possibilité même de condensats stables à grande échelle n'est pas encore démontrée. Wikipédia. Energie du vide. 2007

Tout en précisant bien que les particules virtuelles dont on peuple le vide sont des constructions mathématiques utiles liées aux diagrammes de Feynmann mais non pas des phénomènes observables, les rédacteurs des articles de Wikipédia s’emploient parfois à justifier le statut des particules virtuelles. Particules virtuelles et particules réelles Les particules virtuelles sont-elles "spéciales" ? Est-ce que ce sont des particules différentes des particules réelles ? La réponse est non. Voyons quels sont les points communs et les différences entre particules virtuelles et particules réelles. • Les particules virtuelles et réelles sont identiques. Elles ont même masse propre, même spin, même charge électrique,... C’est-à-dire que toutes leurs propriétés intrinsèques sont les mêmes. •

Les particules virtuelles apparaissent puis disparaissent rapidement, contrairement aux particules réelles. Les particules réelles sont observées contrairement aux particules virtuelles dont l'existence éphémère ne concerne qu'une interaction entre deux autres particules (réelles ou virtuelles).

•

Les particules virtuelles ne respectent pas la conservation de l'énergie. Pour une fluctuation dans le vide, par exemple, on a au départ une absence de particule, puis apparition d'une particule avec

76

une certaine énergie puis disparition. La conservation de l'énergie est donc violée un bref instant compatible avec les relations d'incertitudes. L'énergie d'une particule virtuelle peut même être négative. Mais ces différences sont-elles vraiment fondamentales ? Regardons par exemple le processus d'interaction décrit par le diagramme de Feynman ci-dessus et considérons seulement la partie inférieure du diagramme. Ce diagramme traduit l'interaction entre un photon réel et un électron réel. En fait, la particule est considérée comme virtuelle seulement si elle apparaît et disparaît au cours du processus. Tandis que si ce qui advient de la particule après le processus est ignoré, on considère la particule comme réelle. En réalité, si l'on observe la particule avec un appareil de mesure, la particule réelle est également incluse entre deux interactions : une émission ou une interaction et une détection. Par exemple, le photon réel émis par le processus ci-dessus sera observé et donc absorbé par une molécule de nitrate d'argent d'une plaque photographique ou par interaction avec un électron comme dans le premier diagramme, à l'aide un détecteur photoélectrique. Cette distinction virtuel - réel basée sur le fait que la particule n'existe que le temps du processus considéré est donc conventionnelle et dépend du point de vue. De plus, la conservation parfaite de l'énergie dans le cas d'une particule réelle est une conséquence du temps "infini" de son existence. Et ça c'est une idéalisation car toutes les particules (et cela est particulièrement flagrant pour les photons) naissent un jour et finissent un jour par disparaître. Mais il est plus facile dans les calculs des diagrammes de Feynman de considérer que les particules entrant et sortant du diagramme sont réelles, de durée de vie infinie et d'énergie précise. Il est vrai qu'en pratique, les particules de la "vie courante" comme les électrons dans les atomes de la matière ordinaire peuvent exister un temps très long (des milliards d'années) et l'incertitude sur leur énergie est alors infinitésimale. Il est plus facile de calculer les sections efficaces pour des énergies, des directions et des polarisations précises puis d'utiliser des distributions probabilistes pour les utiliser des situations plus réalistes. Donc en réalité toutes les particules sont identiques, la désignation de virtuel et réel n'étant qu'une commodité théorique et pratique ! Les fluctuations du vide sont par définition toujours des particules virtuelles. Wikipédia. Particule virtuelle . 2008

77

Si l’on veut vraiment croire à cette imagerie.

GUNZIG Physicien et cosmologiste. Il introduit un vide quantique dans un scénario de cosmogénèse semiclassique où un champ universel de substance à l’état vide interagit avec la courbure de l’espace temps* dont l’expansion* fournit l’énergie nécessaire à la formation primordiale de trous noirs*. L’univers a toujours existé mais il a changé d’état*. Dans ce dialogue apparaît une forme inattendue d’énergie, que la physique n’avait jamais rencontrée auparavant : l’énergie associée à l’expansion de l’univers, donc à la géométrie de l’espace temps dynamique. Elle va modifier fondamentalement le cours des évènements cosmologiques. Elle va donner au vide une possibilité de s’exprimer cosmologiquement : l’expansion cosmologique de l’espace induit l’excitation du champ quantique, et donc la création de particules !…… C’est un bootstrap géométrico-matériel. Autrement dit, la matière créée, le fluide matériel cosmologique qui est engendré par l’expansion en est également le moteur. Il en résulte finalement que le fluide cosmologique s’engendre lui même par espace temps interposé. Le contenu matériel de l’univers s’engendre lui même en « prenant appui » sur la courbure spatio-temporelle qu’il crée. Les équations d’Einstein semi-classiques régissent donc un mécanisme délicat d’ajustement réciproque entre la courbure de l’espace temps et son contenu matériel. On assiste là à un phénomène coopératif à l’échelle cosmologique qui est simultanément responsable de la production du contenu matériel de l’univers et de son expansion……. L’univers ne serait il ainsi que l’inévitable produit du vide dans le contexte semi-classique. E. Gunzig. Que faisiez vous avant le big-bang ? Odile Jacob. 2008

Mais l’introduction du champ quantique initial définit bien les limites conceptuelles de ce modèle. La notion de champ* met en place en fait l’univers à créer sous forme potentielle marquant ainsi l’apothéose de ce renoncement de la physique contemporaine à une physique de l’actuel*. Le fait d’être un champ quantique lui interdit par ailleurs d’être caractérisé

78

par des attributs* et en particulier d’y voir décrit physiquement une transition* quelconque entre ses états. Seule la possibilité de changement d’état y est prise en compte. Si bien que la théorie se contente de la possibilité d’un évènement comme preuve de sa réalisation. Expression décevante des limites de la mécanique quantique particulièrement sensibles dans le cadre de la cosmologie. A moins que le non réductionnisme* quantique soit le témoin obligé de l’éternité de l’univers.

Tout comme la Quintessence, le Vide se présente aujourd'hui comme un recours épistémologique, un nom de code pour tous les problèmes non résolus, un fourre tout, un signifiant flottant, une poubelle de l'Univers. Ainsi le Vide accentue sa présence et les physiciens le sollicitent avec de plus en plus d'impertinence. Il répond avec application et fidélité, tout en ne dévoilant rien sur sa véritable nature au delà de la construction mathématique dont il est issu. Mais c'est précisément la limite à laquelle se heurte pour l'instant toute la physique quantique dans la mesure où elle se décrit bien par la mécanique quantique. Seuls les phénomènes se laissent appréhender. Nous ne savons rien sur ce qui produit les phénomènes. Nollens volens, la physique quantique reste positiviste*. Elle produit du comme si*, sans jamais laisser attraper le comme çà. Nous pouvons toujours rêver ou délirer, mais au delà c'est de la Métaphysique*. Il faut alors avec honnêteté le dire ...... en attendant que Métaphysique devienne un jour Physique. To be or not to be. That is the question.......