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A. L'observateur pris dans son expérience
La mécanique quantique a suffisamment insisté sur l'inévitable relation qui existe entre l'observateur et ce qu'il observe, pour que nous n'en soyons plus étonnés. Mais il reste beaucoup à faire pour détrôner cette vieille idée, issue de la mécanique classique, qu'il existe des systèmes dits isolés, c'est à dire indépendants de tout ce qui se passe autour d'eux, et de l'ensemble de l'Univers en particulier.
Cette idée n'est d'ailleurs pas vraiment une conséquence de la mécanique classique. Même en restant dans le cadre de cette théorie, il n'est pas difficile de constater qu'il n'existe pas de point dans l'espace qui soit absolument isolé du reste, ne serait-ce que par la gravitation. On ne connaît en effet aucun moyen pour annuler la force gravitationelle produite par la présence voisine d'un objet massif, chaque objet de l'Univers est donc par là en relation avec tous les autres.
Mais, dans sa méthode, la mécanique classique a toujours fait comme s'il existait effectivement des systèmes isolés, (et cela reste vrai pour la thermodynamique). La raison en est simple, et d'ordre pratique: la mécanique classique vise à obtenir des résultats plus qu'à avancer des considérations philosophiques sur la nature de la réalité. Et le seul moyen d'obtenir des résultats est de pouvoir poser les problèmes de la façon la plus simple possible, c'est à dire de trouver un système qui puisse être considéré comme un tout, dans lequel un inventaire des forces ou des énergies en présenceest possible. Il est vrai que pour cela, il faut concéder à faire des approximations: il faut négliger des forces, et ne pas tenir compte d'un certain nombre d'interactions physiques. Maiscela peut être fait sans difficulté en physique classique, étant donné, une fois de plus, que son but est avant tout opératoire: donner une connaissance et des résultats qui soient utilisables par nous, même s'ils ne sont pas parfaitement exacts.
Or, s'il est vrai que dans un calcul physique une quantité "très petite devant" une autre peut être négligée sans compromettre un résultat fort acceptable, le fait de considérer comme étant égal à zéro un nombre très petit, est lourd de conséquence d'un point de vue métaphysique: dans notre cas, cela incite à croire qu'il existe des systèmes isolés, alors qu'il n'en existe pas. Cela donne à imaginer qu'il est possible de comprendre absolument et d'avoir une complète connaissance d'une zone de l'espace indépendamment de toutes les autres, alors qu'il n'en est pas ainsi.
D'un point de vue macroscopique, il est en général possible d'arriver à définir un système que l'on puisse considérer comme isolé, lorsque les forces le mettant en relation avec l'environnement peuvent être réduites à une quantité négligeable. Mais, avec l'avènement de la microphysique, il est apparu que le fait même d'observer un système le perturbe d'une manière significative, et même fondamentale. Là intervient cette difficulté célèbre de la mécanique quantique que la mesure d'un système le modifie profondément. On ne peut donc déjà plus considérer un tel système tout seul, mais il faut y inclure la présence de l'observateur.
Cette présence dérange ceux qui ont tendance à ne pas penser l'homme comme appartenant véritablement à la nature, et qui en viennent ainsi à parler d'une perturbation de la réalité. Or il convient simplement de prendre en compte l'observation comme étant un processus naturel, ou comme appartenant à la réalité et étant significative. De même, ceux-là essayent de prendre le fait de la perturbation apportée par l'observateur comme preuve que ce n'est pas la réalité en soi qui nous apparaît, mais une simple expérience qui dépend de nous. Mais, à vouloir tirer l'expérience vers le sujet en l'écartant ainsi de la réalité, on commet ce contresens évident qui est de supposer que le sujet n'appartient pas à la réalité. Il vaut sans doute beaucoup mieux interpréter cette importance quantique de l'observation, en ramenant le sujet vers l'expérience et en considérant qu'il y a là le signe que l'expérience est bien réelle, et que précisément l'observateur aussi est impliqué d'une façon indissociable dans cette réalité qu'il observe. Autrement dit, parler d'une réalité physique qui serait indépendante de l'observateur est au départ une absurdité puisque précisément l'observateur fait partie de cette réalité physique.
Dans le monde physique, indépendamment des hommes, cette impossibilité de découper la réalité en zones indépendantes les unes des autres apparaît beaucoup plus clairement. A cause de l'action à distance des forces physiques que nous connaissons bien (mécanique, électrique et électromagnétique), il est impossible de penser quelque objet que ce soit dans l'Univers indépendamment des autres. Si infimes que puissent être ces forces, elles n'en existent pas moins dans tous les cas. Le seul objet ou système à être éventuellement isolé est l'Univers lui même.
Cela apparaît en particulier dans les discussions à propos du second principe de la thermodynamique que l'on applique normalement à des systèmes considérés re comme isolés. Or s'il est un système isolé, c'est bien l'Univers, et par conséquent, il ne devrait pas y avoir d'obstacle à ce que le second principe lui soit appliqué. On sait qu'il en résulterait que son entropie devrait augmenter, ce qui soulève quelques difficultés (surtout pour ceux qui pensent que l'Univers est éternel dans le passé). Cependant, quoi qu'il en soit, on n'est pas du tout sûrs que le second principe puisse s'appliquer à l'Univers, et une des raisons en est que tous les systèmes sur lesquels nous avons vérifié la validité de ce principe ne sont en fait jamais des systèmes vraiment isolés, ne serait-ce que de la pesanteur. Et il n'est pas impossible que pour un système vraiment isolé comme l'est l'Univers, l'entropie devienne une fonction d'état, conservative, c'est à dire demeurant constante tant qu'il n'y a pas d'échange avec l'extérieur.
Mais pour comprendre l'Univers, on peut considérer ses parties, et les phénomènes d'action et de réaction sont alors à prendre en compte. Ces phénomènes sont une des raisons qui conduisent à le penser comme un tout où chaque partie est en relation avec les autres, et aucune, dont l'homme, ne peut vraiment être pensée hors des autres.
Il est vrai que, historiquement, ces phénomènes n'ont pas toujours été considérés comme ayant une importance physique déterminante. Mais ce qui est déterminant pour la compréhension du monde, n'importe pas forcément pour certains calculs des physiciens. De toute façon, la physique sait maintenant qu'il faut se méfier à long terme de variations qui peuvent sembler minimes au premier abord. (C'est par exemple ce que montre le billard de Sinaï). Et enfin, la mécanique quantique a montré que même les interactions mutuelles entre un système et un observateur étaient d'une importance fondamentale.
Mais ce n'est pas tout. Le réseau de relations évoqué là est un réseau d'interactions physiques qui sont, au moins théoriquement, calculables. Or il y a dans l'Univers d'autres liens entre ses différentes parties qui sont loin d'être négligeables.
Il y a tout d'abord un lien historique. Il ne faut pas oublier en effet que tout ce qui appartient à l'Univers est très probablement issu d'un processus unique, qui est comme une explosion initiale, et il y a dans cette origine commune un lien d'unité fondamental.
On s'est par exemple longtemps demandé comment il était possible que l'Univers soit aussi homogène. Les différentes parties de l'Univers sont, en effet, si éloignées qu'il n'y a pas de possibilité de transmission physique d'information de l'une à l'autre. La vitesse maximale étant celle de la lumière, il faudrait souvent plusieurs millions d'années pour qu'une éventuelle information coordinatrice puisse aller d'un point de l'Univers à un autre. Autant dire que chaque partie de l'Univers évolue comme indépendamment des autres. Et, avec les aléats qui éxistent même dans toute évolution physique, l'homogénéïté est difficile à expliquer.
Nos physiciens avancent maintenant des hypothèses sérieuses pour répondre, au moins partiellement à cette question, comme ce qu'ils appellent la théorie des "super-cordes". L'Univers aurait eu à ses débuts une structure particulière, telle qu'elle entraîne dans toutes ses parties une certaine homogénéité susceptible de subsiter au cours de l'évolution.
Que cette "explication", qui est un essai de mise en forme a posteriori d'un phénomène que l'on observe, soit pleinement satisfaisante ou suffisante, peu importe. Ce qui nous intéresse, c'est que l'Univers évolue avec une certaine uniformité bien que ses parties semblent isolées physiquement les unes des autres. Il existe donc une unité, aucune partie ne peut être pensée comme n'ayant rien à voir avec les autres. Il existe un lien fondamental entre celles-ci, qui est en tout cas historique, et peut-être aussi bien plus que ça.
Il est très probable que cette question de la relation entre différentes parties de l'Univers, que ce soit à l'échelle astronomique ou à l'échelle microscopique, réserve encore bien des surprises dans les années à venir.
Il est en tout cas certain qu'elle est bien plus compliquée qu'on ne pourrait le penser, et c'est même à ce sujet que l'on trouve l'un des plus grands paradoxes de la physique moderne. Il est connu sous le nom de paradoxe EPR, des initiales de ceux qui l'ont imaginé: Einstein, Podolski et Rosen.
