Leibniz et la physique quantique

1.2. Cheminement extrinsèque

C'est parce que l'esprit a coutume de comprendre le réel en commençant par une saisie de l'extérieur pour ensuite tenter une approche plus profonde que nous commençons notre exposition par le cheminement extrinsèque de Leibniz. Mais, nous l'avons déjà dit, il ne s'agit pas de l'ordre chronologiquement suivi par l'auteur ; c'est pourquoi ce cheminement, s'il a une logique interne qui tient a induire des vérités de fait à partir de raisonnement a posteriori, ne sera pas exempt de recours à la métaphysique et aux vérités nécessaires. Car il est essentiel, pour Leibniz du moins, afin d'accéder à une connaissance rigoureuse et empirique, de poser des principes qui devront quand à eux avoir une source a priori. De plus le cheminement qui nous occupe ici se définit bien davantage par son point de départ, une vision extérieure du monde où le sujet est abstrait dans une considération qui tend à l'objectivité, que par une méthode spécifique.

Ce cheminement extrinsèque commencera par l'exposition de la critique leibnizienne des physiques concurrentes qui sont en vogue au dix-septième siècle, exposition qui demandera un rapide rappel de ces mêmes théories physiques. S'ensuivra l'étude de la physique proprement leibnizienne qui décrira aussi bien les points sur les quelles Leibniz est mécaniste, les points de mécanique où il apporte quelques corrections et enfin les points où il s'inscrit davantage en faux contre le mécanisme. Enfin nous analyserons le cas particulier du statut de l'âme en physique, problème qui sera mis en relation avec celui de la vie en général ; sur ces questions nous pourrons alors voir l'originalité de Leibniz aussi bien que la supériorité de ses solutions.

1.2.1. Critique de la mécanique cartésienne et de l'atomisme

Révolution mécaniste

Après avoir été partisan de la scolastique dés sa jeunesse après une précoce lecture des Anciens, Leibniz adhère rapidement au courant mécaniste qui a tant de succès au dix-septième siècle et dont Descartes deviendra rapidement la figure emblématique. Il s'en explique ainsi dans le Système nouveau de la nature : « j'avais pénétré bien avant dans le pays des scolastiques, lorsque les Mathématiques et les Auteurs modernes m'en firent sortir encore bien jeune ».

C'est une nouvelle manière d'étudier la nature, une nouvelle physique qui se forme avec notamment Galilée, un des premiers partisans d'un modèle mathématique concernant la prédiction des phénomènes, et Bacon, qui prônera une méthode essentiellement expérimentale et inductive doublée d'un certain mécanisme. Et ce sont bien les scolastiques et Aristote qui souffrent le plus de critiques au cours de cette révolution, révolution qui conduira à terme à bannir les formes et les facultés qu'utilisaient les scolastiques pour expliquer les phénomènes. Qualités occultes, notions inintelligibles s'il en est, qui expliquent tout acte par sa puissance correspondante, et Descartes fera voir leur stérilité pour toute science véritable.

Le système de Descartes fait tous les corps durs et ne suppose qu'une matière, la masse étendue ; de même le vide y est impossible et donc l'étendue est partout. On assiste alors à une généralisation de la méthode mathématique qui suppose une raison quantitative derrière tout phénomène qualitatif. Pour Descartes tout phénomène est en réalité un mouvement d'une partie d'étendue, toute modification apparemment qualitative d'un corps correspond en réalité à un mouvement de parties invisibles à l'oeil nu. Le corps, alors, peut être dénué de toute faculté et réduit à une portion d'étendue délimitée par une figure. Il est établi alors, comme principe de l'action des corps, pour refuser ainsi toute forme de création aux objets du monde créé, la loi de la conservation du mouvement dans le monde. Les sept lois des chocs, que Descartes forme pour préciser cette loi, n'ont rien d'empirique et consistent dans des déductions a priori à partir de ces principes. Et Descartes proposera des explications, pour tous les phénomènes observables, par ces principes, c'est-à-dire par des mouvements de corpuscules plus petits et par leur figure particulière. D'où le terme de mécanique, toute la création divine est pensée par Descartes à l'image des mécanismes simples qu'est capable de concevoir la main humaine, bien que la différence soit radicale entre ces deux types de mécanismes car l'essentiel des artifices divins est hors de l'échelle humaine et donc hors de notre compréhension. Cette vision mécaniste de la nature conduit Descartes à éjecter complètement les causes finales de la physique en posant l'indifférence totale de la matière à l'égard de toutes ses formes potentielles. Cela correspond à la vision cartésienne d'un Dieu arbitraire, dont la volonté ne se soumet à aucune règle et établi les lois de la nature, comme le bien, selon une liberté d'indifférence.

Si la doctrine cartésienne rencontre un courroux institutionnel en France et se voit même parfois taxée de propice à l'impiété, Descartes connaîtra une forte popularité après sa mort dans le monde scientifique et philosophique européen. Cependant, alors que Descartes proposait des principes qui devaient permettre une science des expériences saine et mathématique, les cartésiens, pour l'essentiel, se contentent de travailler sa réflexion sur les principes, à l'image du maître mais à l'opposé, presque, de la postérité qu'il escomptait. Il faut dire que, étant donnés la masse de critiques que son système doit subir, de la part des péripatéticiens comme des théologiens divers, Descartes a alors besoin de ses nombreux disciples pour défendre ses principes.

La conclusion essentielle que les cartésiens, et surtout Malebranche, tirent de l'oeuvre de leur maître, conclusion que l'on pouvait déjà voir comme implicite dans les principes de Descartes, c'est le célèbre principe des causes occasionnelles. Ce dernier veut que la seule véritable cause efficiente dans le monde soit Dieu car, comme l'étendue, dans laquelle le cartésianisme met l'essence du corps, ne comprend pas la force motrice, c'est Dieu qui doit perpétuellement assurer cette transmission du mouvement. Certes Descartes attribuait déjà à la puissance de Dieu la subsistance du monde et l'immuabilité de ses lois, mais les cartésiens prennent alors pleinement conscience que l'association du mouvement à l'étendue n'a rien d'intelligible. Admettre une transmission inintelligible du mouvement d'un corps à un autre signifierait revenir aux qualités occultes que le cartésianisme est censé avoir bannies. Lorsqu'un corps est dit agir sur un autre, c'est effectivement Dieu qui est la cause réel de ce mouvement alors le corps agissant est seulement dit cause occasionnelle du mouvement. Non seulement cette théorie des causes occasionnelles sera également utilisée pour expliquer les changements dans l'âme mais elle s'avèrera encore plus nécessaire pour expliquer l'union de l'âme et du corps, thème sur lequel Descartes s'était exposé à de grandes difficultés. Ainsi est-ce Dieu qui produit les mouvements du corps aux occasions des volontés de l'âme et les affections de celle-ci aux occasions des mouvements du corps. La principale conséquence d'une telle doctrine, et conséquence indirecte donc du système cartésien, c'est un déterminisme total dans la nature, basé sur la toute puissance de Dieu et qui nie la liberté que Descartes avait vainement tenter de sauvegarder dans son système.

Limites du mécanisme

Leibniz adhère donc dans une certaine mesure à la réforme mécaniste, accordant que les phénomènes particuliers peuvent être efficacement expliqués et prévus par les considérations de l'étendue, du plein, de la figure et des seules causes efficientes. De même s'accordera-t-il au rejet cartésien des qualités occultes scolastiques qui n'expliquent rien. Mais, à terme, rares seront les éléments du mécanisme qui ne subiront la critique leibnizienne. Malgré le fait que son attention puisse être passée des scolastiques aux modernes, tant les seconds ont bien su montrer les erreurs des premiers, Leibniz reste aristotélicien de coeur et c'est pourquoi il ne supporte guère les procès injustes que fait la nouvelle philosophie au péripatétisme. Sur certains points, sur les lois du mouvement par exemple, la critique leibnizienne prend la forme de corrections restant dans une optique mécaniste mais même dans ces cas là, Leibniz saura en tirer des conclusions métaphysiques sur les limites du mécanisme. En d'autres occasions Leibniz défend Aristote en le distinguant nettement des erreurs qu'en ont tirées les scolastiques, erreurs sur lesquelles s'inscrivent en faux les auteurs modernes. Ainsi Leibniz peut-il opérer certains rapprochements entre anciens et modernes qui relativisent nettement l'ampleur de la réforme mécaniste, par exemple Leibniz rappellera l'importance de la méthode mathématique chez Aristote et la conception géométrique qu'il donne à la forme.

Mais c'est dans une grande part en mécaniste que Leibniz formule ses critiques les plus décisives. Ainsi Leibniz, par la seule mise en relation des lois du mouvement de Galilée et de Descartes, montre comment la loi de conservation du mouvement que le second énonce est erronée. Alors que Descartes pensait que devait se conserver le produit de la masse par la vitesse (mv), c'est-à-dire la quantité de mouvement, Leibniz pense prouver que c'est le produit de la masse par le carré de la vitesse (mv²), ou quantité de force, qui se conserve. Si la loi de Leibniz est fausse, la distinction qu'il opère entre mouvement et force est fondée et cela ne remet donc pas en cause les conséquences métaphysiques qu'il tirera, non pas de cette loi, mais de cette distinction. Et cette force, distincte du seul mouvement géométrique, ne peut, selon Leibniz, consister dans la seule étendue et il en profite donc pour évoquer la nécessité d'un principe substantiel pour expliquer la matière et son changement.

Autre notion mécanique qui sera d'une importante portée philosophique, la loi de conservation de la direction ; dans le système cartésien, avec la loi de conservation du mouvement et les sept lois des chocs, la direction est indifférente et Descartes s'en servira alors pour expliquer l'action des âmes dans le monde des corps car il est impossible qu'elle crée du mouvement. Leibniz montre donc qu'elles ne peuvent pas non plus changer la direction du mouvement car celle-ci obéit également à une loi de conservation inviolable. Non seulement la mécanique cartésienne est erronée et incomplète, mais ces erreurs ont des conséquences métaphysiques qui justifient les réflexions leibniziennes sur les substances et sur leur communication.

De même, Leibniz retournera un argument, commun chez les cartésiens pour prouver que l'essence du corps est dans la seule étendue, celui de l'inertie naturelle des corps. En effet, dans la mécanique cartésienne, le corps est indifférent au repos ou au mouvement, un corps peut-être dit en mouvement en comparaison d'un autre au repos ou vice-versa mais ni le repos ni le mouvement n'est considéré comme absolu. A première vue donc l'inertie confirme la thèse cartésienne car elle signifie que sans perturbation extrinsèque un corps au repos reste au repos et un corps en mouvement reste en mouvement. Mais Leibniz fait remarquer, dans une lettre publiée en 1691, que le principe d'inertie joue contre les cartésiens quand à la question du passage du repos au mouvement ou du mouvement au repos. En effet, l'expérience nous montre qu'un corps est plus difficile à mettre en mouvement à mesure de sa grandeur, qu'un corps qui en rencontre un autre plus petit, contrairement aux lois des chocs de Descartes, ne l'emportera avec lui qu'en perdant de sa vitesse. Si le corps ne consistait qu'en sa figure géométrique et que le changement n'était qu'une translation géométrique, l'étendue, aussi grande soit-elle, obéirait à ce changement dans une complète indifférence. Mais l'inertie nous montre bien que le corps résiste au mouvement, à mesure de sa grandeur. Leibniz fait alors remarquer que l'étendue géométrique ne possède rien qui puisse correspondre à une résistance naturelle, cela lui permet d'exprimer encore, par une nouvelle voie, la nécessité d'introduire quelque chose de substantiel dans l'étendue.

Aussi, en reprenant la rigueur logique dont faisaient preuve les Anciens et qu'il cultive lui-même, Leibniz fait usage d'un certain art démonstratif pour montrer l'incomplétude de la théorie mécaniste. L'étendue en effet, ne peut constituer l'essence première du corps car étendue signifie répétition de quelque chose et, pour que l'on puisse construire un raisonnement cohérent, ce quelque chose doit être autre chose que l'étendue elle-même. « La multitude ne pouvant avoir sa réalité que des unités véritables qui viennent d'ailleurs et sont autre chose que les points mathématiques qui ne sont que des extrémités de l'étendue et des modifications dont il est constant, que le continuum ne saurait être composé » (Système nouveau de la nature).

Pour ce qui est de la seule mécanique appliquée aux phénomènes particuliers, Leibniz montrera une autre réticence sur une question méthodologique cette fois. Ainsi il soutiendra que l'usage des causes finales n'est non seulement pas à bannir de la physique mais qu'elle y a une certaine utilité. Il critiquera notamment Descartes, qui a donné une formulation des lois de la réfraction en optique selon les causes efficiente bien que, selon Leibniz, non seulement il ne les a pas découverte lui-même -c'est Snellius qui a découvert ces lois par la considération des finales- mais ne les aurait sûrement jamais découvertes par l'usage des seules causes efficientes. Car « l'effet doit être expliqué par la connaissance de la cause, laquelle étant intelligente, on doit joindre la considération des fins qu'elle a eue aux instruments dont elle s'est servie » (De la philosophie cartésienne). Leibniz se fait là platonicien et il traduit à l'occasion du Discours de métaphysique un passage du Phédon de Platon où Socrate critique ceux qui, après avoir admis un « être intelligent (...) cause de toutes choses », ne se servent que de la considération de la matière brut pour expliquer les phénomènes.

Toutes ces critiques ne sont pas pour autant gratuites, elles sont toute entièrement destinées à montrer comment les principes de la mécanique supposent quelque chose de métaphysique et, bien plus, que la métaphysique et des éléments substantiels sont même nécessaires pour rendre raison de ces principes. Aussi, par la simple loi mécanique de conservation de la direction, Leibniz rouvre le problème métaphysique de la liberté et du déterminisme, problème que Descartes avait bien maladroitement clos.

Critique de l'idée de vide et de celle des atomes de matière

A côté de ce courant mécaniste géométrique qui finira par s'incarner, pour Leibniz du moins, en Descartes, on trouve la vogue atomiste qui, si elle est aussi emprunte d'un certain mécanisme, offre une vision radicalement différente de la nature du monde matériel. Leibniz montrera quelque sympathie pour l'atomisme « car c'est ce qui remplit le mieux l'imagination » (Système nouveau de la nature) mais il l'abandonnera rapidement.

Le dix-septième siècle verra plusieurs atomismes, de différentes sources antiques, se développer pour proposer des théories physiques dépassant là encore les modèles scolastiques aristotéliciens ; en effet, nombre d'atomistes s'inscriront en faux contre Aristote. C'est Gassendi qui construira l'atomisme qui connaîtra la meilleure prospérité, il parvient à offrir une certaine concurrence à Descartes, étant quasiment le seul à proposer un atomisme qui ait une explication mécaniste du mouvement des atomes. Certes, cette théorie est en tout point opposée à la mécanique cartésienne, elle suppose une vitesse -non nulle, constante et individuelle à chaque atome- imprimée par Dieu à la création, ce qui change lors de la rencontre de deux atomes étant leur direction. Cependant, Gassendi et Descartes, défendant des visions de l'âme pourtant différentes, le premier étant sensualiste et le second innéiste, construiront une spiritualité développant la même faiblesse, une spiritualité superposée, après coup presque, à une théorie de la matière.

La critique leibnizienne porte sur deux points essentiels de l'atomisme : l'atome lui-même et le vide dans lequel les atomes sont censés évoluer. L'atome de matière indivisible est inconcevable selon Leibniz car, étant tout de même corpusculaire, il doit bien être étendu et par conséquent divisible en parties, ne serait-ce que géométriquement. « 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 (...) ne détruirait point leur diversité » (Système nouveau de la nature). Il utilise ici le même argument logique que précédemment sur la nature de l'étendue : ce n'est que répétition de quelque chose et donc l'atome corpusculaire doit lui aussi être composé d'entités plus petites ; il ne peut alors pas prétendre au statut de substance ou d'élément dernier des choses.

De même le vide n'est admissible que dans une physique des corps durs alors que Leibniz croit davantage dans les corps fluides. En effet il imagine que les corps durs que l'on peut observer évoluent dans un fluide plus subtil, mais que ce fluide est composé d'autres corps durs évoluant eux aussi dans un fluide encore plus subtil et ainsi de suite à l'infini ; on peut donc observer des corps durs mais la fluidité est originale. On est confronté à un problème qui n'est pas sans analogie avec celui de la quadrature en géométrie et de la méthode d'exhaustion d'Archimède où, pour supprimer le vide entre deux figures, il faut répéter infiniment la même opération de quadrature. C'est donc par la division actuelle à l'infini de l'étendue que le vide peut être dit impossible, et ce n'est pas un hasard, bien qu'il n'en ait fait guère usage dans sa physique, si Leibniz invente le calcul infinitésimal qui doit permettre le calcul intégral équivalent à la quadrature d'un courbe.

Contre le vide, Leibniz emprunte également une objection à Descartes tirée de la perfection divine et qu'il lie à son principe de raison suffisante. Il faut nécessairement une raison pour qu'il ne soit rien plutôt que quelque chose et cela rentre en conflit avec l'aspect infini et illimité de Dieu car il n'y a aucune borne à sa puissance et à sa générosité qui l'empêche de mettre de l'être partout. « De plus il rompt le commerce des corps, ainsi que ce conflit mutuel de tous avec tous » (Echantillon de découvertes sur les secrets admirables de la nature). Par cette dernière critique du vide, Leibniz fait remarquer qu'accessoirement ce dernier empêcherai que « toute portion de la matière [soit] agitée des mouvements de l'univers entier », notion impliquée par la conservation de la force. S'il n'y a rien entre deux corpuscules, il n'y a pas non plus de relation quelconque.

Ainsi, dans sa quête d'unités véritables et des principes premiers des choses, Leibniz en viendra à nier aussi bien à la seule étendue qu'à des atomes corpusculaires le statut de substance. C'est que tout réduire à la géométrie fait reposer les corps sur des points mathématiques exacts mais inexistants, tandis que les atomes corpusculaires, s'ils ont plus de réalités, sont inexacts précisément parce qu'ils sont encore étendus.