Cosmologie de l'émergence et pensée du chaos : au-delà de la science classique..

I-2/ Déterminisme et négation du temps

« Tout est donné » ! Voici de manière très brève comment se résume la profession de foi à laquelle procédait la science classique. Dans ses interrogations philosophiques, Leibniz se demandait Pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ? Cette question qui se trouve à la croisée des chemins empruntés par la philosophie et la science, constitue la pierre philosophale sur laquelle repose toute réflexion sur le monde et sur tout ce qui le compose. Nombreux sont les auteurs qui ont tenté d'apporter une réponse à cette question, mais en vain. Leibniz lui-même, n'a pas pu répondre de façon satisfaisante à cette interrogation qui en fait, a plus trait au domaine de la métaphysique, qu'à celui de la science. Pour répondre à cette question, Leibniz a fait appel à l'argument philosophique connu sous le nom de la théorie des causes. Fondée sur le principe de la providence divine, la théorie des causes tente d'expliquer l'existence de tout phénomène, par la reconstruction de la chaîne des causes qui l'ont provoqué ; et cela par le principe que toute chose a nécessairement une cause qui lui est antérieure.

Cependant, considérée sous cet aspect, cette question pourrait nous conduire vers une impasse ; du fait qu'on aura toujours besoin de remonter de manière infinie à une cause toujours plus lointaine. Ce risque avait déjà été mesuré par Leibniz. En effet pour ne pas tomber dans cette voie qui pourrait conduire à l'incrédulité, Leibniz pose la nécessité d'arrêter la chaîne des causes à un principe premier cause de toute chose et qu'il nomme par conséquent Dieu. Cet argument d'ordre métaphysique va revêtir aux yeux des penseurs du XVIII ^ème siècle, une importance capitale. En fait, la science classique va reprendre la théorie des causes pour assoire d'une part, la croyance qu'elle avait du déterminisme universel, et d'autre part pour combattre l'existence du hasard, jadis considéré comme le signe de

¹¹ Prigogine et Stengers La nouvelle alliance, Gallimard, 1986, p 81

l'irrationalité. L'illustration en a été faite par la remarque de Louis de Broglie dans un texte paru en Février 1977 aux annales de la fondation qui porte son nom. Ce dernier écrit dans ce texte, « La recherche de la causalité est une tendance instinctive de l'esprit humain. Elle consiste à admettre que les phénomènes qui se manifestent successivement à nous ne se succèdent pas au hasard, mais dérivent les uns des autres, étant reliés entre eux par des liens tels que chacun d'eux est la conséquence nécessaire de ceux qui l'ont précédé. »12

La conséquence épistémologique d'une telle affirmation, consiste à dire, comme l'a toujours cru Hegel, que rien de nouveau n'arrive dans la nature ; le réel est un et toujours identique à lui-même. De là, nous pouvons conclure que le devenir n'existe pas, car pour que des liens de causalité puissent s'établir il faut que la nature soit inchangeante, éternelle ce qui, autrement dit, revient à soutenir que le temps même n'existe pas. C'est à une telle conclusion que la science a abouti au XVIII^ème siècle, lorsqu'elle défendait avec rigueur, la conception épistémologique du déterminisme universel.

Pour mieux comprendre les enjeux d'une telle considération, nous essayerons dans ce chapitre de voir à travers l'histoire des sciences, deux des grandes disciplines scientifiques qui sous-tendent cette conception. Il s'agit notamment de la dynamique classique, et de la théorie de la relativité inventée par Einstein. En effet, ces deux disciplines soutiennent, dans leur fondement, une conception négatrice du temps, et réduisent celui-ci à un comportement réversible qui se traduit phénoménologiquement par la production du même par le même.

La dynamique classique, parce que c'est d'elle que nous allons parler en premier, constitue la partie de la mécanique qui étudie les relations entre les forces et les mouvements. Elle a gagné à partir du XVIII ^ème siècle une importance capitale, dans le dispositif des nouvelles sciences émergeantes. En effet, c'est grâce aux différentes théories confortées par la pertinence de leurs résultats, que la physique classique a, sous la voix de Leibniz, considéré la dynamique comme étant le modèle d'intelligibilité de la science. La raison d'une telle idée résulte du fait que, les lois de la dynamique, en tant qu'elle permettent de rendre compte et des phénomènes terrestres et de ceux du monde céleste ; étaient considérées comme absolues, éternellement vraies.

En effet, d'après la mécanique de Newton, quand on connaît l'état d'un système physique, à savoir ses positions et ses vitesses, à un instant donné aussi appelé instant initial, on peut en

¹² Louis de Broglie, La physique nouvelle et les quanta, Flammarion, 1937, pV

déduire son état à tout autre instant. Selon Newton, pour tout système donné, les forces sont à chaque instant déterminées par l'état du système à cet instant. Il en déduit la conséquence, que connaissant l'état d'un système à l'instant initial, le calcul de sa variation au cours du temps peut être établi. Cette conception qui a soutenu ce grand monument de la pensée universelle qu'est la mécanique newtonienne, connaîtra avec Laplace une formulation élégante et célèbre.

En effet, dans son Essai philosophique sur les probabilités publié en 1814, Pierre Simon Laplace écrit ceci : « Une Intelligence qui, pour un instant donné connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l'univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle, l'avenir comme le passé serait présent à ses yeux. L'esprit humain offre, dans la perfection qu'il a su donner à l'astronomie, une faible esquisse de cette intelligence. »

Cette citation aux résonances quasi théologiques, suscite diverses questions. Quelle place le déterminisme laisse t- il au libre arbitre de l'homme ? Quelle place laisse-t-il au temps et à l'évolution de l'univers ? La nature est-elle condamnée, depuis son existence, à une hybridité structurale ? Peut-il arriver que le monde change ? A toutes ces questions la science classique répond par la négative et montre que l'Univers est identique à lui-même. L'évolution de l'univers se produit par un comportement réversible, ce qui rend possible sa compréhension par l'esprit humain.

Cette manière étrange par laquelle le XVIII ^ème siècle concevait la science est très fréquente dans l'histoire des sciences. La science disait-on est le royaume de la nécessité, elle a pour but de mettre au jour les lois d'airain qui gouvernent la réalité dans sa totalité.

Deux raisons peuvent expliquer ce rapprochement de la science au règne de la nécessité. La première raison est celle qui se lie à la thèse aristotélicienne selon laquelle il n' y a de science que du général. Car, dans la tradition aristotélicienne, ce qui est général est aussi nécessaire. La deuxième raison d'une telle conception se lie au fait que le discours scientifique, parce qu'il est souvent conçu sous le modèle du raisonnement mathématique, ne procède que par démonstration ; c'est-à-dire par un enchaînement de différents raisonnements qui ne laisse place à aucune incertitude.

Dans la dynamique classique, connaître les données d'un système, c'est en prédire l'avenir. Par ce fait, la dynamique postule qu'il existe dans l'Univers, une identité intrinsèque entre les différents états d'un système physique. En effet, soutenant à la suite de Kant l'idée du temps absolu, la science classique défend que le temps est inchangeant, il est donné une fois pour toute. Dès lors, le devenir tel que pensé par la dynamique classique, voudrait dire « ce qu'une évolution dynamique a accompli, une autre évolution définie par le renversement des vitesses, peut le défaire et restituer une situation identique à la situation initiale. »13

On voit se dessiner à travers cette idée de Prigogine, la conception réversible du temps, qui en fait, se traduit par la structuration homogène des phénomènes. La conséquence d'une telle idée résulte du fait que selon la physique classique, l'Univers, parce qu'il a été crée par Dieu, reste immuable et statique. Tout est donné une fois pour toute, notre univers n'évolue pas, il est éternel, et le temps, même s'il existe, n'a aucune influence sur son homogénéité.

La science classique est étrangère à l'idée de l'évolution de l'univers. En effet, depuis la publication des équations différentielles de Newton la physique classique a été habitée par l'idéal d'une maîtrise et d'une compréhension de l'univers dans sa totalité. Or, une telle croyance, parce qu'elle cherche à globaliser l'univers, ne peut être compatible avec l'idée d'émergence et de changement. En effet si l'on acceptait l'idée que l'univers est en perpétuelle évolution, alors le physicien serait incapable comme le note Alexandre Kojève, de connaître les lois de l'évolution d'un monde qui change totalement d'aspect d'un moment à l'autre. L'avenir ne peut pas être prévu par lui s'il diffère complètement du passé.

On peut dire à partir de là que c'est parce qu'ils rêvaient d'une maîtrise du réel, que beaucoup de scientifiques ont préféré nier la réalité effective du temps, liant celui-ci à l'expression d'une illusion de notre esprit, ou bien à notre ignorance.

C'est sous cet angle que Einstein, dans une de ses correspondances où il fait état de ses convictions philosophiques, écrit à Michèle Besso en ces termes « Pour nous autres physiciens, convaincus, la distinction entre passé, présent et futur n'est qu'une illusion, même si elle est tenace. » On voit que Einstein croit lui aussi au temps réversible, d'autant qu'il affirme à l'instar de Newton que le monde est statique et inchangeant dans sa structure profonde. Par son attitude qui consiste à limiter le devenir à une simple répétition du même, la physique classique a, par l'influence de la dynamique classique, fini par désenchanter le

¹³ Prigogine et Stengers, La nouvelle alliance, Gallimard, 1986, p 105

monde. Car en refusant tout caractère changeant à l'univers, la physique newtonienne a fait de la nature un être divin, en somme une contre-nature. C'est pourquoi Prigogine et Isabelle Stengers ont déduit dans La Nouvelle alliance, que le monde de la dynamique est un monde « divin » sur lequel le temps ne mord pas, d'où la naissance et la mort, sont exclues à jamais.

En niant l'irréversibilité du temps, la physique classique s'est trouvée partagée entre deux réalités : une réalité phénoménologique marquée par l'irréversibilité du temps, et une réalité théorique dans laquelle touts les moments demeurent identiques. Cette dichotomie entre l'observation phénoménologique irréversible, et la formulation réversible des lois de la dynamique, a été l'un des véritables paradoxes qui ont animé Ludwig Boltzmann lorsqu'il entreprit ses travaux scientifiques. En effet, Boltzmann a tenté de réaliser en physique ce que Darwin a eu à faire dans le domaine de la biologie : expliquer l'irréversibilité thermodynamique par les lois de la dynamique. Ludwig Boltzmann montre dans ses travaux sur la thermodynamique que, dans une population nombreuse de particules, l'effet des collisions peut donner un sens à la croissance du désordre, c'est-à-dire à l'irréversibilité thermodynamique. De là Boltzmann affirme que l'effet des collisions modifie les vitesses et les positions des particules contenues dans le système considéré.

Par cet effet donc, le mouvement des particules décroît au cours du temps jusqu'à atteindre un minimum à partir duquel une nouvelle distribution des positions et des vitesses des particules se réalise. Une fois cette distribution faite, les particules ne peuvent plus être modifiées par des collisions ultérieures nous dit Boltzmann.

Cependant, Boltzmann sera confronté dans son ambition, à plusieurs objections venant de la part des scientifiques encore dominés par la conception dynamique. Sans passer en revue toutes ces critiques, nous allons ici retenir des objections les plus retenues contre ce projet de Boltzmann. La première objection liée au théorème de « récurrence » développé par Henri Poincaré, postule nous dit Prigogine que, « Tout système dynamique finira toujours, après un temps assez long par passer aussi près que l'on veut de la position initiale. »¹⁴. Cette obligation s'oppose donc, à l'augmentation spontanée de l'entropie soutenue par Boltzmann. Selon ce dernier, l'augmentation continue de l'entropie permet de comprendre et de pouvoir expliquer l'évolution du système, qui se manifeste par l'apparition de nouvelle forme.

¹⁴ Prigogine et Stengers, Entre le temps et l'éternité, Flammarion, 1992, p 98

A cette objection, viendra s'ajouter une autre qui elle, est seulement liée à une expérience de pensée. Malgré son caractère purement hypothétique, la seconde objection suppose que l'inversion des vitesses d'un système permet d'observer le parcours de celui-ci suivant une trajectoire opposée. Contraint par ces deux objections, Ludwig Boltzmann va se résigner en abandonnant son projet d'explication de l'irréversibilité thermodynamique, et s'accommoder à la description dynamique qui jusqu'alors était la seule reconnue. D'ailleurs, il finira par affirmer à travers une formule devenue célèbre : « Au sein de l'Univers dans son entier, les deux directions du temps ne peuvent être distinguées exactement comme, dans l'espace, il n'y a pas de haut ni de bas. » Pour finir avec ce point concernant la dynamique classique, nous rapportons de Prigogine le propos suivant : « Du point de vue de la dynamique, devenir et éternité semblaient s'identifier. Tout comme le pendule parfait oscille autour de sa position d'équilibre, le monde régi par les lois de la dynamique se réduit à une affirmation immuable de sa propre identité. »15

Après avoir discuté de la négation du temps telle qu'entreprise par la dynamique classique, nous essayons de voir comment la théorie de la relativité, cette science rivale de la mécanique classique, niera à son tour l'irréversibilité du temps.

La relativité et la mécanique quantique sont les deux théories qui ont entraîné l'effondrement de l'idéal de la science classique. En effet, fondée sur les principes de la causalité et du déterminisme universels, la physique classique postulait la possibilité de prédire tout phénomène dès lors que sont connues ses conditions initiales. La raison d'une telle proposition se justifie par le fait qu'en mécanique classique, on admettait l'existence d'un temps absolu, variable pour tous les observateurs ; et cela pour tous les systèmes de référence considérés. De plus, la physique newtonienne affirmait que la distance qui sépare deux points dans l'espace a également un caractère absolu et doit par conséquent avoir donc la même valeur pour tout observateur. Ces deux propositions scientifiques ont pendant très longtemps, été à la base des principes de la physique classique.

Cependant des le début du XX^ème siècle, une révolution spectaculaire va se produire dans le domaine de la physique : il s'agit de la théorie de la Relativité. Découverte en 1905, la théorie de la relativité de Einstein, montre qu'il n'est plus possible de considérer indépendamment les coordonnées d'espace et de temps. Désormais, il est nécessaire selon

¹⁵ Prigogine et Stengers, Entre le temps et l'éternité, Flammarion, 1992, p 22

Einstein de considérer un continuum à quatre dimensions, d'où la notion d'Espace-temps née avec la géométrie de Minkowski.

Cette révolution qui ouvre une nouvelle ère à la physique s'est particulièrement établie à la suite de deux énoncés qui consistent d'une part à dire, que la vitesse d'aucun corps n'égale celle de la lumière, et d'autre part que la vitesse de la lumière dans le vide est une constante, indépendante de la vitesse de propagation. A partir de ces deux énoncés Einstein affirmera contre Newton que le temps, loin d'être une entité absolue, varie suivant la vitesse de déplacement de l'observateur. Il n'existe plus un temps absolu valable pour tout système physique, mais une variété de temps, tous spécifiques à leur observateur.

Sans nous étendre outre mesure sur la théorie de la relativité, il est important de souligner au passage que cette dernière, de même que la mécanique quantique ; soutiennent à l'instar de la dynamique classique, une symétrie du temps traduite par caractère réversible de leurs équations. La remarque faite à ce propos par Prigogine est édifiante. En effet, ces deux auteurs soutiennent : « Malgré leur caractère révolutionnaire, il faut reconnaître qu'à cet égard [celui du temps] la relativité et la mécanique quantitative sont toutes deux les héritières de la tradition classique : le changement temporel y est conçu comme réversible et déterministe. »16

En dépit de la rupture que sa théorie a apporté en physique, Einstein est resté un esprit classique, malgré la mouvance moderniste de son temps. Accepter selon lui que quelque chose de nouveau advenait dans le monde, revenait à remettre en cause aussi bien la puissance divine, que l'idéal de la rationalité. Car l'émergence de nouveauté est selon lui le signe d'une création imparfaite. Or pensait-il, si Dieu est tout puissant, il ne peut pas ne pas créer une nature achevée, d'où tout est donné depuis la création : l'évolution de l'univers n'est qu'une illusion de l'esprit humain.

Ce qui intriguait le plus Einstein, c'est qu'en acceptant l'évolution de l'univers, la physique serait amenée à renoncer à son idéal, qui réside dans la croyance d'atteindre un jour la connaissance complète de l'univers. Si l'univers est changeant cela signifierait que le déterminisme est inadapté, et qu'il faudrait laisser une place à l'incertitude et à l'indéterminisme. Ce qui selon lui est non seulement contradictoire avec l'image de la rationalité, mais aussi et surtout avec l'idée de l'omniscience de Dieu.

¹⁶ Prigogine et Stengers, Entre le temps et l'éternité, Flammarion, 1992, p 123

Parallèlement à la théorie de la relativité, la mécanique quantique elle non plus ne rompt pas la symétrie du temps, établie par la dynamique classique. En effet, on affirmait dans la mécanique du point mobile, que tout mouvement devient prédictible, à n'importe lequel de ses moments, une fois que sa vitesse et sa position sont connues avec précision. Or Heisenberg a montré que de par l'expérience, que dans le domaine de la physique subatomique, il est impossible pour un électron observé, d'avoir à la fois et sa vitesse et sa position. Dans ce domaine de l'extrêmement petit, pour observer un atome, on a besoin nécessairement de la lumière. Or, en projetant sur l'atome des grains de photons de lumière, l'impact de ces grains, crée sur le comportement de l'atome une perturbation qui se manifeste soit par la variation de la vitesse de ses électrons, soit par la variation de leur position. Ce climat d'indétermination totale fait que, lorsque la vitesse est connue avec précision, la position demeure absolument inconnaissable ; ce qui en ressort le principe d'incertitude formulé par Heisenberg. Par ce fait, la mécanique quantique réhabilite la notion d'indéterminisme longtemps combattue par la physique, d'où cette nouvelle théorie scientifique ce positionne aux antipodes de la mécanique classique.

Toutefois, il faut dire que, comme la mécanique classique, la mécanique quantique est réversible. Car de la même manière que la mécanique classique postule l'équivalence des descriptions individuelles en termes de trajectoires, la mécanique quantique elle aussi suppose un équilibre des descriptions en termes d'ensembles statistiques. Nous pourrons dire que l'équation de Schrödinger, définissant la fonction d'onde, est réversible et symétrique par rapport au temps, de la même manière que l'équation de Newton.

En effet, dans la mécanique quantique, lorsque la fonction d'onde est connue à un instant quelconque, et les conditions aux limites déterminées, il est possible dès lors calculer la fonction d'onde à n'importe lequel des instants aussi bien du futur que du passé. C'est pour cette raison que Prigogine a pu dire : « ...L'équation de Schrödinger est réversible par rapport au temps, exactement comme les équations classiques du mouvement. Lorsque nous remplaçons t par -t l'équation reste valable. Nous devons seulement remplacer ø par son complexe ø*. »¹⁷. En résumé, retenons l'idée que, les théories de la Relativité et de la mécanique quantique étaient étrangères à la notion de l'irréversibilité temporelle, qui ellemême est liée à la conception de l'évolution de l'univers, idée encore inédite pour la science.

¹⁷ Ilya Prigogine, La fin des certitudes, Odile Jacob, Paris, 1998, p 164

Par ailleurs, à côté de ces trois théories scientifiques que sont, la dynamique classique, la relativité et la mécanique quantique, il existe une autre conception, cette fois-ci philosophique, qui elle aussi s'oppose au problème de l'irréversibilité : il s'agit du principe de raison suffisante.

Ainsi formulé par Leibniz, le principe de raison suffisante se fonde sur la théorie des vérités. En effet, Leibniz distingue deux sortes de vérités, les vérités dites nécessaires et les vérités de faits, aussi appelées vérités contingentes. Les vérités nécessaires, aussi appelées vérités logiques, sont celles dont l'opposé est de non contradiction. Quant aux vérités dites de faits, elles sont contingentes. Ces dernières parce qu'elles déterminent le monde des phénomènes, sont changeantes. Ce qui importe dans l'étude de ces vérités, c'est le fait qu'elles ne permettent pas une analyse exhaustive, en raison de l'idée que nous pouvons toujours expliquer un fait par le rapprochement à son état antérieur, et cela en remontant la chaîne des causes qui s'étend à l'infini.

Les vérités logiques du fait de leur nécessité, n'ont pas besoin d'être expliquer, elles sont éternellement vraies. Ces vérités sont de l'ordre métaphysique d'où Leibniz fait la distinction entre le domaine de la métaphysique et celui des autres savoirs, lesquels portent sur les vérités de faits. Nous avons dit ci-dessus que les vérités de faits ont besoin pour être justifiées de remonter toujours la chaîne des causes qui les ont occasionnées. Cependant, pour que l'étude du monde physique ait un sens, il faut, nous dit Leibniz établir un début à cet enchaînement des causes, d'où la justification du principe de raison suffisante. Ce principe philosophique pose l'existence de Dieu comme étant une substance nécessaire. En tant que cause de la série des faits, celle-ci ne lui est pas pour autant inhérente : en d'autres termes elle la contient seulement en puissance.. Pour étayer son argumentation, Leibniz affirme au paragraphe 37 de la Monadologie. « Il faut que la raison suffisante ou dernière soit hors de la suite ou série de ce détail des contingences quelqu'infini qu'il pourrait être. »18

En effet, le principe de raison suffisante énonce l'équivalence entre la cause « pleine » et l'effet « entier ». Traduit en termes scientifiques, le principe de raison suffisante montre l'impossibilité d'établir la distinction entre l'avant et l'après dans l'évolution d'un phénomène. Selon ce principe, tout ce qui existe à une cause, et c'est en fonction de cette cause qu'il se manifeste dans l'existence. L'effet est en toute logique contenu dans la cause.

¹⁸ G.W. Leibniz, Principes de la nature et de la grâce suivi de la monadologie, Flammarion, 1996, p 250

Par conséquent, pour comprendre l'univers, il faut se mettre dans la position de Dieu avant la création. Selon Leibniz Dieu avant de créer l'Univers, avait dans son entendement divin toutes les manifestations potentielles de celui-ci ; et par son décret divin, il a fait passer l'univers de l'étape de simple possibilité à une existence réelle. L'essence donc de l'univers lui est préexistante. A partir de ces positions à la fois métaphysiques et théologiques, Leibniz va déduire que du point de vue physique, tout ce qui est, a sa raison d'être.

La conséquence d'une telle affirmation, consiste à dire que dans l'univers, tout est explicable et intelligible. Ce qui amène Leibniz à dire, « Rien n'arrive sans qu'il soit possible à celui qui connaît assez les choses de rendre une raison qui suffise pour déterminer pourquoi il en est ainsi et non autrement. » 19

Or, affirmer la correspondance entre la cause et l'effet, laisse entendre que le monde réel ne souffre pas du devenir, ce qui autrement dit, voudrait signifier que l'univers tout entier échapperait aux rides du temps. Cette idée est en fait conforme à la pensée Leibnizienne selon laquelle, le monde évolue suivant le décret divin qui l'a fait exister.

¹⁹ G.W Leibniz ...idem , 1996, p 228