The Beginning of Infinity | David Deutsch

La portée des explications

Derrière tout cela se trouve sûrement une idée si simple, si belle, que lorsque nous la saisirons – dans une décennie, un siècle ou un millénaire – nous nous dirons tous, comment aurait-il pu en être autrement?

John Archibald Wheeler, Annales de l’Académie des sciences de New York, 480 (1986)

Pour des yeux humains sans aide, l’univers situé au-delà de notre système solaire ressemble à quelques milliers de points brillants dans le ciel nocturne, auxquels s’ajoutent les légères traînées floues de la Voie lactée. Mais si vous demandez à un astronome ce qui se passe réellement dans la réalité, on ne vous parlera pas de points ou de traînées, mais d’ étoiles : des sphères de gaz incandescents de millions de kilomètres de diamètre et à des années-lumière de nous. On vous dira que le soleil est une étoile typique et n’a pas l’air différent des autres parce que nous en sommes beaucoup plus proches, bien qu’à quelque 150 millions de kilomètres. Pourtant, même à ces distances inimaginables, nous sommes certains de savoir ce qui fait briller les étoiles: on vous dira qu’elles sont alimentées par l’énergie nucléaire libérée par la transmutation. – la conversion d’un élément chimique en un autre (principalement de l’hydrogène en hélium).

Certains types de transmutation se produisent spontanément sur Terre, dans la désintégration des éléments radioactifs. Cela a été démontré pour la première fois en 1901 par les physiciens Frederick Soddy et Ernest Rutherford, mais le concept de transmutation était antique. Les alchimistes rêvaient depuis des siècles de «transmuter» des «métaux de base», tels que le fer ou le plomb, en or. Ils n’ont jamais été sur le point de comprendre ce qu’il faudrait faire pour y parvenir, alors ils ne l’ont jamais fait. Mais les scientifiques du vingtième siècle l’ont fait. Et les étoiles aussi, lorsqu’elles explosent en supernovae. Les métaux de base peuvent être transformés en or par des étoiles et par des êtres intelligents qui comprennent les processus qui alimentent les étoiles, mais par rien d’autre dans l’univers.

Quant à la Voie Lactée, on vous dira que, malgré son apparence peu substantielle, il s’agit de l’objet le plus massif que l’on puisse voir à l’œil nu: une galaxie qui comprend des étoiles par centaines de milliards, liées par leur gravitation mutuelle à travers des dizaines de milliers d’années-lumière. Nous le voyons de l’intérieur, parce que nous en faisons partie. On vous dira que, même si notre ciel nocturne semble serein et en grande partie immuable, l’univers bouillonne d’activités violentes. Même une étoile typique convertit des millions de tonnes de masse en énergie chaque seconde, avec chaque grammelibérer autant d’énergie qu’une bombe atomique. On vous dira que dans la portée de nos meilleurs télescopes, qui peuvent voir plus de galaxies qu’il n’y a d’étoiles dans notre galaxie, il y a plusieurs explosions de supernova par seconde, chacune légèrement plus brillante que toutes les autres étoiles de sa galaxie réunies. Nous ne savons pas où la vie et l’intelligence existent, voire pas du tout, en dehors de notre système solaire, nous ne savons donc pas combien de ces explosions sont des tragédies horribles. Mais nous savons qu’une supernova dévaste toutes les planètes qui pourraient l’être en orbite, anéantissant toute vie qui pourrait y exister – y compris tous les êtres intelligents, à moins que leur technologie ne soit bien supérieure à la nôtre. Son rayonnement neutrino tuerait à lui seul un humain situé à des milliards de kilomètres, même si toute cette distance était remplie de blindage en plomb. Pourtant, nous devons notre existence à la supernovae:

Il y a des phénomènes qui surpassent les supernovae. En mars 2008, un télescope à rayons X en orbite terrestre a détecté une explosion d’un type connu sous le nom de «sursaut gamma», distante de 7,5 milliards d’années lumière. C’est à mi-chemin à travers l’univers connu. C’était probablement une seule étoile qui s’effondrait pour former un trou noir – un objet dont la gravité est si intense que même la lumière ne peut pas s’échapper de son intérieur. L’explosion était intrinsèquement plus brillante qu’un million de supernovae et aurait été visible à l’œil nu depuis la Terre – bien que faiblement et pendant seulement quelques secondes. Il est donc peu probable que quelqu’un l’ait vue. Les supernovae durent plus longtemps, s’effaçant généralement sur plusieurs mois, ce qui permettait aux astronomes d’en voir quelques-uns dans notre galaxie avant même l’invention des télescopes.

Une autre classe de monstres cosmiques, les objets extrêmement lumineux connus sous le nom de quasars , se trouve dans une ligue différente. Trop lointains pour être vus à l’œil nu, ils peuvent éclipser une supernova pendant des millions d’années à la fois. Ils sont alimentés par d’énormes trous noirs au centre des galaxies, dans lesquels tombent des étoiles entières – plusieurs par jour pour un grand quasar – déchiquetés par les effets de la marée lors de leur spirale. Des champs magnétiques intenses canalisent une partie de l’énergie gravitationnelle sous la forme de jets de particules de haute énergie, qui illuminent le gaz environnant avec la puissance d’un billion de soleils.

Les conditions sont encore plus extrêmes à l’intérieur du trou noir (à l’intérieur de la surface de non-retour appelée «horizon des événements»), où la structure même de l’espace et du temps peut être déchirée. Tout cela se passe dans un univers en expansion constante qui a débuté il y a environ 14 milliards d’années avec une explosion englobante, le Big Bang, qui fait que tous les autres phénomènes que je viens de décrire semblent bénins et sans importance en comparaison. Et tout cet univers n’est qu’un fragment d’une entité énormément plus grande, le multivers, qui comprend un grand nombre de tels univers.

Le monde physique est non seulement beaucoup plus grand et plus violent qu’il n’y paraissait, il est également infiniment plus riche en détails, en diversité et en incidents. Pourtant, tout se déroule selon des lois élégantes de la physique que nous comprenons assez en profondeur. Je ne sais pas ce qui est le plus impressionnant: les phénomènes eux-mêmes ou le fait que nous en savons tant sur eux.

Comment savons-nous? L’un des aspects les plus remarquables de la science est le contraste entre l’énorme portée et le pouvoir de nos meilleures théories et la précarité, les moyens locaux par lesquels nous les créons. Aucun être humain n’a jamais été à la surface d’une étoile, encore moins visité le centre où la transmutation se produit et où l’énergie est produite. Pourtant, nous voyons ces points froids dans notre ciel et savonsque nous examinons les surfaces chauffées à blanc des fours nucléaires éloignés. Physiquement, cette expérience ne consiste en rien d’autre que notre cerveau réagit aux impulsions électriques de nos yeux. Et les yeux ne peuvent détecter que la lumière qui est à l’intérieur d’eux à ce moment-là. Le fait que la lumière a été émise très loin et il y a très longtemps, et que beaucoup plus de choses s’y passaient que la simple émission de lumière – ce ne sont pas des choses que nous voyons. Nous ne les connaissons que de la théorie.

Les théories scientifiques sont des explications : des affirmations sur ce qui existe et sur son comportement. D’où viennent ces théories? Pour la majeure partie de l’histoire de la science, on pensait à tort que nous «les dérivons» de l’évidence de nos sens – une doctrine philosophique connue sous le nom d’ empirisme.

Par exemple, le philosophe John Locke a écrit en 1689 que l’esprit est comme un «livre blanc» sur lequel l’expérience sensorielle écrit, et c’est de là que provient toute notre connaissance du monde physique. Selon une autre métaphore empiriste, il était possible de lire des connaissances tirées du «Livre de la nature» en faisant des observations. Quoi qu’il en soit, le découvreur de la connaissance est son destinataire passif et non son créateur.

Mais, en réalité, les théories scientifiques ne sont «dérivées» de rien. Nous ne les lisons pas dans la nature, et la nature ne les écrit pas en nous. Ce sont des suppositions – des conjectures audacieuses. Les esprits humains les créent en réarrangeant, combinant, modifiant et complétant les idées existantes dans le but de les améliorer. Nous ne commençons pas par un «livre blanc» à la naissance, mais par des attentes et des intentions innées et une capacité innée à les améliorer en utilisant la pensée et l’expérience. L’expérience est certes essentielle à la science, mais son rôle est différent de celui supposé par l’empirisme. Ce n’est pas la source à partir de laquelle les théories sont dérivées. Son utilisation principale est de choisir entre des théories déjà devinées. C’est ce que «l’apprentissage par l’expérience» est.

Cependant, cela n’a été correctement compris qu’au milieu du XXe siècle avec les travaux du philosophe Karl Popper. C’est donc historiquement l’empirisme qui a d’abord fourni une défense plausible à la science expérimentale telle que nous la connaissons maintenant. Les philosophes empiristes ont critiqué et rejeté les approches traditionnelles de la connaissance, telles que la déférence envers l’autorité des livres saints et d’autres écrits anciens, ainsi que les autorités humaines telles que les prêtres et les universitaires, et la croyance en les traditions traditionnelles, les règles empiriques et les ouï-dire. L’empirisme contredit également l’idée opposée et étonnamment persistante selon laquelle les sens ne sont guère plus que des sources d’erreur à ignorer. Et il était optimiste, cherchant à acquérir de nouvelles connaissances, contrairement au fatalisme médiéval qui attendait déjà tout ce qui était important. Ainsi, Bien qu’il soit tout à fait faux quant à l’origine des connaissances scientifiques, l’empirisme représentait un grand pas en avant, tant en philosophie que en histoire des sciences. Néanmoins, la question soulevée dès le départ par les sceptiques (amicaux et hostiles) est toujours restée: comment savoir sipas été expérimenté éventuellement être «dérivé» de ce qui a ? Quel type de pensée pourrait éventuellement constituer une dérivation valable de l’un à l’autre? Personne ne s’attendrait à déduire la géographie de Mars d’une carte de la Terre, alors pourquoi devrions-nous nous attendre à pouvoir en apprendre davantage sur la physique sur Mars à partir d’expériences effectuées sur Terre? Évidemment, la déduction logique ne suffirait pas, car il y a un vide logique: aucune déduction appliquée à des énoncés décrivant un ensemble d’expériences ne peut aboutir à une conclusion sur quoi que ce soit d’autre.

La sagesse conventionnelle était que la clé est la répétition: si on a plusieurs fois des expériences similaires dans des circonstances similaires, alors on est supposé «extrapoler» ou «généraliser» ce schéma et prédire qu’il va continuer. Par exemple, pourquoi s’attend-on à ce que le soleil se lève demain matin? Parce que dans le passé (comme le dit l’argument), nous l’avons vu à chaque fois que nous avons regardé le ciel du matin. Nous en déduisons la théorie selon laquelle, dans des circonstances similaires, nous aurons toujours cette expérience ou probablement. Chaque fois que cette prévision se réalise et à condition qu’elle n’échoue jamais, la probabilité qu’elle se réalise toujours est supposée augmenter. Ainsi, on obtient soi-disant une connaissance de plus en plus fiable du futur à partir du passé et du particulier au général. Ce prétendu processus a été appelé “inférence inductive” ou “induction”,inductivisme . Pour combler le fossé logique, certains inductifs imaginent qu’il existe un principe de nature – le «principe d’induction» – qui rend les inférences inductives vraisemblables. «L’avenir ressemblera au passé» en est une version populaire, et l’on pourrait ajouter «le lointain ressemble au proche», «l’invisible ressemble au visible» et ainsi de suite.

Mais personne n’a jamais réussi à formuler un «principe d’induction» utilisable en pratique pour obtenir des théories scientifiques à partir d’expériences. Historiquement, les critiques de l’inductivisme se sont concentrées sur cet échec et sur le fossé logique qui ne peut être comblé. Mais cela laisse l’inductivisme beaucoup trop à la légère. Car il concède les deux idées fausses les plus graves de l’inductivisme.

Premièrement, l’inductivisme prétend expliquer comment la science obtient des prédictions sur les expériences . Mais la plupart de nos connaissances théoriques ne prennent tout simplement pas cette forme. Les explications scientifiques portent sur la réalité, dont la plupart ne consistent en aucune expérience. L’astrophysique ne concerne pas principalement nous (ce que nous verrons si nous regardons le ciel), mais ce que sont les étoiles: leur composition et ce qui les fait briller, comment elles se sont formées et comment se sont formées les lois universelles de la physique. La majeure partie de cela n’a jamais été observée: personne n’a connu un milliard d’années, ni une année-lumière; personne n’aurait pu être présent au Big Bang; personne ne touchera jamais à une loi de la physique – sauf dans son esprit, à travers la théorie. Toutes nos prédictions sur l’ apparence des chosessont déduits de telles explications de la façon dont les choses sont . Ainsi, l’inductivisme ne parvient même pas à expliquer comment nous pouvons connaître les étoiles et l’univers, à la différence des points dans le ciel.

La seconde idée fausse fondamentale dans l’inductivité est que les théories scientifiques prédisent que «l’avenir ressemblera au passé» et que «l’invisible ressemble à ce que l’on voit», etc. (Ou que cela “probablement” sera.) Mais en réalité, le futur est différent du passé, l’invisible très différent du visible. La science prédit souvent – et provoque – des phénomènes spectaculairement différents de tout ce qui a été vécu auparavant. Pendant des millénaires, les gens rêvaient de voler, mais ils ne faisaient que chuter. Ensuite, ils ont découvert de bonnes théories explicatives sur le vol, puis ils ont volé – dans cet ordre. Avant 1945, aucun être humain n’avait jamais observé une explosion de fission nucléaire (bombe atomique); il n’y en a peut-être jamais eu dans l’histoire de l’univers. Pourtant, la première explosion de ce type et les conditions dans lesquelles elle se produirait, avaient été prédits avec précision – mais pas en partant de l’hypothèse que l’avenir serait comme le passé. Même le lever du soleil – cet exemple favori des inductifs – n’est pas toujours observé toutes les vingt-quatre heures: vu de l’orbite, cela peut se produire toutes les quatre-vingt-dix minutes, voire pas du tout. Et cela était connu de la théorie bien avant que quiconque ait jamais gravité autour de la Terre.

(…)

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