La Relativité dans tous ses états : du mouvements aux changements d'échelle

 
9782012790025: La Relativité dans tous ses états : du mouvements aux changements d'échelle
Revue de presse :

Directeur de recherche au CNRS et excellent vulgarisateur (Prix du Livre d'astronomie 1995), Laurent Nottale retrace d'abord l'histoire de la relativité, de Copernic à Poincarré, Lorentz, Mach et Einstein, puis la seconde révolution scientifique contemporaine, celle de la mécanique quantique.

Au lieu de se clarifier, la vision scientifique du monde continue à se complexifier. La matière n'a plus d'existence stricto sensu , l'espace-temps se déforme, un même corpuscule peut être à la fois matière et onde, se trouver simultanément à deux endroits différents, modifier son comportement du seul fait d'être observé. Les relations causales ne sont plus respectées que globalement, statistiquement. Même Einstein eût du mal à accepter un tel monde aléatoire, contraire à sa conviction profonde que "Dieu ne joue pas aux dés".

À la fin du XXe siècle, on ne sait toujours pas expliquer de façon satisfaisante la masse, la constante de gravitation, la constante de Planck ou la charge de l'électron, quoique utilisés avec succès dans les calculs. Il faut encore changer de mode de pensée, d'outils mathématiques et de manière d'aborder les problèmes, selon que l'on s'intéresse à l'infiniment grand (planètes, etc) ou à l'infiniment petit (particules, etc.).
On rêve d'une nouvelle théorie unificatrice, qui n'éliminerait pas les deux précédentes, mais qui les emboîterait à la manière de poupées russes. Laurent Nottale (Observatoire de Paris-Meudon), Garnet Ord (université d'Ontario) et Mohamed El Naschie (université de Cambridge) proposent de faire appel à la notion de fractals pour faire de la relativité, poussée plus loin encore, le principe fondamental sur lequel fonder la mécanique quantique. Après la relativité du temps et de l'espace, ils s'attaquent à la relativité d'échelle, qui remet en cause bien des idées reçues. -- Pierre Bonnaure -- -- Futuribles

La relativité est un concept philosophique et physique qui impose une cohérence dans les lois servant à décrire la nature.
Plusieurs fois dans son histoire, la physique a eu recours à ce concept pour sortir de l'impasse. La dernière personne à l'utiliser fut Einstein. Aujourd'hui où la physique manque de cohérence, le principe de relativité aide à y voir plus clair.
Les avancées de la géométrie ont souvent permis des progrès en physique, notamment en matière de relativité.
La géométrie non euclidienne, c'est-à-dire la géométrie où le plan est une sphère, a permis à Einstein de mettre au point sa théorie de l'espace courbe. Aujourd'hui, une nouvelle géométrie, la géométrie fractale, nous permet de proposer une théorie de l'espace fractal.
La théorie de la relativité d'échelle, qui propose un espace-temps fractal, prend en compte l'infiniment petit et l'infiniment grand.
Dans cette théorie, chaque échelle, microscopique ou macroscopique, possède ses propres lois qui sont des lois relatives dérivées de lois générales et converties en fonction de la taille de l'objet à étudier. -- Idées clés, par Business Digest

Le rapport entre la théorie de la relativité et le mécanique quantique est tout aussi obscur que le rapport entre l'esprit et la matière. C'est à un problème d'une telle envergure, central dans la physique depuis un siècle, que s'adressent les travaux de Laurent Nottale. L'auteur relève aussi un autre défi majeur : exposer ce problème à un grand public, dans un langage clair et non-technique. Décrire les idées de la relativité et de la physique quantique sans une seule formule mathématique est un véritable tour de magie. Le plat de résistance est le principe de relativité lui-même, dont Nottale fait remonter l'origine à la nuit de temps.

Avec force, Nottale démontre qu'il n y a strictement aucune relation entre relativité et relativisme. Tout au contraire, le principe de relativité est un principe d'unité du monde. Avec l'audace philosophique que seulement le non-philosophes peuvent avoir (et je classe dans cette catégorie aussi quelques physiciens théoriciens dont moi-même), Nottale trouve que l'essence du principe de relativité est, en fait, l'affirmation de l'existence des lois de l'univers qui traversent toutes les échelles. Il y a là une grande leçon à méditer par tout honnête homme intéressé de comprendre son époque partagée (surtout après "l'affaire Sokal") entre les deux extrémismes : d'un côté le relativisme radical affirmant que "tout se vaut" et, de l'autre côté, le repli frileux des physiciens théoriciens qui se croient seuls détenteurs d'une vérité digne de ce nom. Ce qui sauve le monde d'une schizophrénie généralisée ou d'un repli dans une vérité unique est précisément le principe de relativité, à la lisière entre métaphysique et physique et qui s'avère d'une particulière fécondité et en physique et en métaphysique.

Avec subtilité, Nottale montre que l'affirmation des lois d'unité du monde signifie plutôt un projet asymptotique qui ne sera jamais complètement atteint. Tout ce que nous pouvons faire est d'élargir sans cesse le domaine de la vérité, par des théories de plus en plus unifiées. C 'est à un tel élargissement qu'est dédiée la nouvelle théorie, si originale, de Nottale.
La tâche de Nottale est gigantesque. D'une part, il se propose de concilier la théorie de la relativité et la mécanique quantique, avec leurs caractéristiques en rupture radicale les unes par rapport aux autres. D'autre part, il doit retrouver dans sa théorie toutes les innombrables prédictions expérimentales, déjà vérifiées, de ces deux théories et en faire de nouvelles prédictions.

Lucide, Nottale ne se propose ni d'établir de passerelles entre les deux théories concurrentes ni d'obtenir la physique classique à partir de la physique quantique. Ce qu'il veut c'est de formuler une théorie qui n'est ni la physique classique ni la physique quantique, mais une théorie tierce (dans le sens du tiers inclus de Lupasco) dont un retrouve comme cas particuliers, à certaines échelles, ces deux théories. Cette innovation méthodologique de Nottale est véritablement révolutionnaire. Le moyen technique pour la réaliser est l'heureux mariage entre la mathématique des fractals et le principe de relativité.

Le Docteur Nottale commence sa construction par un magistral diagnostique de manque : le statut bancal de l'espace-temps dans la théorie quantique. Pourquoi garder artificiellement l'espace-temps classique dans la théorie quantique? Nottale est ainsi conduit à introduire un espace-temps fractal. Il abandonne ainsi le dogme sacro-saint de la différentiabilité , mais sa relativité d'échelle réussit le tour de force dialectique de traiter la non-différentiabilité à l'aide d'équations différentielles. Sur le plan technique, une des innovations majeures de la théorie de Nottale est d'inclure les résolutions spatio-temporelles aux différentes échelles dans la définition même des systèmes de coordonnées.
Il est prématuré d'affirmer si cette théorie va aboutir. L'accord intersubjectif de la communauté scientifique passe par le silence des laboratoires et nous savons que les physiciens sont, par définition, conservateurs : ils n'abandonnent jamais une bonne théorie avant que cela soit strictement nécessaire. De plus, nous devons attendre le verdict de notre juge suprême : l'expérience scientifique. Avec beaucoup de modestie, Nottale reconnaît lui-même que plusieurs siècles seront peut-être nécessaires avant l'aboutissement de sa théorie.

Mais plus qu'une théorie, l'approche de Nottale est un véritable programme. Par la découverte des structures multiples aux différentes échelles de l'univers réunies par le principe de relativité, le programme de Nottale pourrait potentiellement s'appliquer à d'autres domaines de la connaissance que la physique. L'auteur lui-même ne craint pas de faire des incursions dans la biologie, la paléontologie et même la vie sociale. Ceci pourrait ouvrir vers la vie de l'entreprise dans les conditions de la mondialisation. En tout cas, l'approche de Nottale nous montre que nous sommes loin de "la fin de la science" : nous sommes peut-être à son recommencement.-- Basarab Nicolescu -- -- Business Digest

Présentation de l'éditeur :

Il y a plus de quatre siècles, après que Copernic ait ébranlé l'idée d'une position absolue, Galilée découvrait que le « mouvement est comme rien » : il n'existe pas en soi, un corps ne se meut que par rapport à un autre corps. La relativité a-t-elle dit son dernier mot ? Son principe exige que les lois de la nature soient valides quel que soit le système de référence. Mais les lois de la mécanique quantique ne l'ont-elles pas mis en défaut vers les échelles microscopiques ? Laurent Nottale suggère d'envisager les effets quantiques comme la manifestation d'une relativité étendue aux changements d'échelle. En passant du macroscopique au microscopique, l'espace-temps, de courbe, deviendrait fractal. Laurent Nottale, directeur de recherche au CNRS, travaille à l'Observatoire de Paris Meudon. Il est notamment coauteur de Les Arbres de l'évolution (Hachette Littératures, 2000).

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