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Trinh Xuan Thuan : "Le vide est la matrice de tout"

D 28 août 2016     A par Albert Gauvin - C 1 messages Version imprimable de cet article Version imprimable    ................... PARTAGER . facebook



Interview de l’astrophysicien Trinh Xuan Thuan à l’occasion de la sortie de son ouvrage La Plénitude du Vide (en librairie le 1er septembre), éd. Albin Michel.

Sciences et avenir : Qu’apportez-vous de nouveau dans la vision du vide ?

Trinh Xuan Thuan : Le vide me fascine. J’ai précédemment écrit un ouvrage sur l’infini [1] qui, avec le zéro, se comporte comme le yin et le yang [le vide se manifeste en mathématiques sous la forme du zéro. Ndlr]. L’un va avec l’autre. Si vous prenez un nombre et le divisez par zéro vous obtenez l’infini, si vous prenez un autre nombre et le divisez par l’infini, vous obtenez zéro. Ayant décrit l’effroi des Grecs vis-à-vis de l’infini, je voulais comprendre pourquoi le zéro ne leur est pas apparu et pourquoi ils ne voulaient pas parler du vide alors qu’ils ont tellement développé les mathématiques : théorème de Thalès, géométrie d’Euclide… Mais aussi quelle était la conception du vide dans la pensée orientale.

Comment l’Occident a-t-il vu ces notions ?

Je pense que les Grecs – et donc l’occident – ressentaient de l’effroi et assimilaient le vide à un chaos primordial. Parce que le vide, bien sûr, a toujours des connotations d’univers primordial, de naissance de l’univers, de passage de néant à quelque chose… Pour les Grecs, l’univers primordial n’était pas le vide, c’était déjà « quelque chose » avec les quatre éléments (eau, air, terre, feu). Et même un cinquième élément, la quintessence, qu’Aristote appellera éther. Son idée que « la nature a horreur du vide » a influencé l’occident pendant vingt siècles, jusqu’à la Renaissance.

Cela a-t-il empêché la science de progresser ?

Oui, car nombre de concepts aristotéliciens en physique n’étaient pas justes, en particulier le vide. Cela a empêché les scientifiques de se poser des questions et étouffé des voix comme celle des atomistes au Ve siècle, en particulier Leucippe puis Démocrite pour qui la matière était constituée de particules insécables en mouvement grâce au vide en eux et entre eux [2]. Galilée puis Blaise Pascal au XVIIe siècle seront les premiers à faire des vérifications expérimentales et à infirmer les théories en prouvant que l’air n’est pas totalement vide car il exerce une pression, et qu’on peut créer du vide artificiellement.

Comment les physiciens se sont-ils représenté le vide ?

Certains ont pensé qu’Aristote avait raison et que dans l’univers rempli d’éther, il ne pouvait y avoir de vide. Mais Galilée au XVIIe siècle et un de ses étudiants, Evangelista Torriccelli, ont montré l’inverse. Ce dernier a réussi à créer un vide physique durable dans un tube (de 1 m de haut) rempli de mercure, retourné sur une jatte remplie elle aussi de mercure, le niveau du mercure se stabilisant invariablement à 0,76 mètre à cause de la pression atmosphérique – preuve que l’air n’est pas vide. Et dans le tube retourné, l’espace créé quand le mercure descend est nécessairement vide.

Qu’a apporté Blaise Pascal ensuite ?

Il a montré que la pression atmosphérique était moindre selon l’altitude et fait faire des mesures sur les niveaux du mercure. Une plaque à Paris, sur la Tour Saint-Jacques, rappelle qu’il y a aussi fait l’expérience. Le vide est alors devenu un sujet expérimental qu’on peut mesurer. Pascal affirme qu’on peut créer du vide artificiellement et que l’air n’est pas totalement vide car il exerce une pression. Cela va énormément influencer la pensée. Aujourd’hui, on sait que l’on vit sur une sphère présentant une très mince couche d’atmosphère. Si des astronautes partent pour la Lune, ils traversent plus d’atmosphère dans les 10 premiers kilomètres que pendant tout le reste de leur voyage de 374 000 km ! L’espace intersidéral, lui, est en général très vide. Malgré les 100 milliards de galaxies qui contiennent chacune 100 milliards de soleils — l’univers est tellement vaste que si on répartissait toute la matière dans tout l’Univers, cela ne ferait que 5 atomes par cm3, ce qui est très peu.

Les physiciens ont alors définitivement renoncé à l’éther ?

Cette idée a resurgi avec Newton et, plus tard, avec James Maxwell au XIXe siècle. Quand Newton propose sa théorie de la gravitation universelle (c’est la gravité qui fait tomber la pomme dans le verger ou qui fait tourner la Lune autour de la Terre) il a besoin de « quelque chose » pour transmettre cette force et il invoque… l’éther ! Une substance qui baigne tout l’univers, reprenant le mot d’Aristote. Mais cette notion a disparu au XXe siècle à cause d’Einstein. S’il y avait un éther, et sachant que la terre est en mouvement dans cet éther, on devrait pouvoir mesurer des variations de la vitesse de la lumière selon la direction dans laquelle on l’observe. Or, deux officiers américains, Michelson et Morley, qui avaient effectué ces mesures à la fin du XIXe siècle avec un interféromètre, s’étaient aperçus, à leur grande surprise, qu’ils ne trouvaient aucune différence, à 1 km/s près. Quelle que soit la direction dans laquelle la Terre bouge à travers l’espace, la vitesse de la lumière est donc constante. Ce qui sera au cœur de la théorie de relativité restreinte d’Einstein, en 1905, où la vitesse de la lumière devient une constante de la nature, quel que soit le mouvement de l’observateur. Ce qui change, c’est le temps et l’espace. Dans la théorie de la relativité, l’espace y est complètement dénué de substance, il est vide.

La mécanique quantique n’a-t-elle pas changé la donne ?

Bien sûr ! A cause du principe d’incertitude de Heisenberg [3], il peut exister des particules d’une durée de vie extrêmement courte et à l’énergie très variable. Ces particules peuvent "emprunter" de l’énergie à la nature et apparaître mais elles doivent tout de suite la rembourser car leur durée de vie est très petite. On les appelle particules virtuelles.

Ce sont des particules qui émergeraient du vide et y retourneraient tout de suite ?

Oui, dans un cycle extrêmement court (10 puissance moins 33 secondes). A l’échelle de Planck (10 puissance moins 33 cm), l’espace peut donc être vu comme une sorte de mousse quantique constamment en fluctuation. C’est tout à fait différent de l’espace totalement vide et calme de la théorie de la relativité à grande échelle ! Il existe ainsi une incompatibilité fondamentale entre la mécanique quantique et la relativité et il nous faudrait une théorie unifiée, ce qu’on ne sait pas encore faire.

Le vide est donc une des clés de compréhension ?

Oui, mais comme je viens de vous le dire, ces deux théories sont incompatibles, elles sont comme l’eau et le feu. Pour comprendre l’évolution de l’état de l’Univers, à partir de l’explosion primordiale du big bang, état très chaud et très dense, où l’infiniment petit a donc généré l’infiniment grand, il faut vraiment unifier les deux théories.

Et donc unifier leur vision du vide...

Oui, comment le vide quantique se réconcilie avec le vide de la relativité générale. Dans la cosmologie moderne, le vide est rempli d’énergie, c’est lui qui exerce une force répulsive à l’origine de l’inflation exponentielle de l’espace, au tout début de l’univers. Selon la théorie de l’inflation, l’Univers a pu connaître un passage par un « faux vide », avant de dégringoler vers un « vrai vide », en libérant une pression négative qui l’a fait éclater de toutes parts, en une expansion vertigineuse. L’énergie pouvant générer la matière — E = mc2, la fameuse formule d’Einstein ! — le vide est responsable de tout le contenu matériel de l’Univers. De surcroît, depuis 1998, on a constaté que l’expansion de l’Univers est en accélération, sous l’effet d’une force répulsive (une anti-gravité) et cela pourrait venir aussi du vide.

Dans votre ouvrage, le dernier chapitre s’appelle « le Tao du vide ». De quoi s’agit-il ?

Au contraire des Grecs et de l’Occident, les philosophies orientales ont toujours accueilli la notion de vide à bras ouverts, parce que le vide, pour elles, est la matrice de tout, la mère de tout, l’origine de tout. Ce n’est pas le vide dénué de tout, comme dans la pensée occidentale, mais un vide plein, rempli d’énergie. D’où le titre de mon ouvrage "La plénitude du vide". Dans le taoïsme, c’est le vide qui est à l’origine de l’Univers [4]. Ce qui rejoint la cosmologie moderne.

Vous réconciliez taoïsme et physique ?

Oui, mais je ne voudrais sûrement pas faire du concordisme [5] ! Le taoïsme n’a pas besoin d’être démontré par la cosmologie moderne et la cosmologie moderne n’a nul besoin du taoïsme pour être vraie. Pour moi, il s’agit de pensées cohérentes l’une avec l’autre et qui se complètent pour nous faire accéder au réel.

Propos recueillis par Dominique Leglu, Sciences et avenir 835, septembre 2016.

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La Plénitude du Vide

LE LIVRE

Une odyssée scientifique et spirituelle.
Que ce soit à l’échelle du cosmos, avec le fameux « vide intersidéral », ou à celui de l’atome, l’existence et même l’omniprésence du vide est pour l’esprit moderne une évidence. On a du mal à s’imaginer que cette idée a pourtant mis des millénaires à s’imposer, philosophes et scientifiques, d’Aristote à Descartes, s’attachant à nier l’existence du vide. Et certes, puisque le vide n’est rien, comment pourrait-il exister ?
Le célèbre astrophysicien Trinh Xuan Thuan retrace pour nous, dans ce livre très pédagogique, l’extraordinaire odyssée du vide, depuis les origines jusqu’à la naissance de la science expérimentale moderne avec Pascal et Galilée, et de là vers la physique contemporaine : le vide est-il vraiment un néant, et d’où viennent ces particules éphémères, comme le boson de Higgs, que les accélérateurs de particules parviennent à faire émerger ? Cette « fécondité du vide », que l’on découvre aujourd’hui, rejoint en partie les intuitions des traditions taoïstes et bouddhistes.

LIRE L’AVANT-PROPOS ET LA TABLE DES MATIÈRES.

L’AUTEUR

Astrophysicien américain, professeur d’astronomie à l’Université de Virginie à Charlottesville, Trinh Xuan Thuan est l’auteur de nombreux ouvrages de vulgarisation sur l’Univers et les questions philosophiques qu’il pose – depuis La Mélodie secrète en 1988 jusqu’à Désir d’infini en 2013, tous deux chez Fayard. En 2011, son livre Le Cosmos et le Lotus, chez Albin Michel, en partie autobiographique, et questionnant les relations entre les concepts d’astrophysique et les principes du bouddhisme, a connu un grand succès.

Site officiel

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Chronique WEB de Charles Perragin

A l’aube du XXe siècle, face au recul des croyances religieuses, résultant de la folle progression du savoir technique et scientifique, le sociologue allemand Max Weber pointait un « désenchantement du monde ». Cent ans plus tard, Trinh Xuan Thuan essaie de le réenchanter par une vision fortement spiritualiste de la science. Cet astrophysicien éduqué dans la sagesse des temples confucéens, s’attache à montrer qu’il existe d’étonnantes similitudes entre les modes de connaissance de la science moderne et ceux des traditions spirituelles orientales. « Parce que la science et la spiritualité représentent l’une comme l’autre une quête de la vérité, dont les critères sont l’authenticité et la rigueur, leurs manières respectives d’envisager le réel ne devraient pas déboucher sur une opposition irréductible, mais plutôt sur une harmonieuse complémentarité ».

Pour montrer cette « union des connaissances rationnelles et mystiques », Trinh Xuan Thuan s’intéresse tout particulièrement dans ce livre au concept de vide. Très présente dans les traditions taoïste, bouddhiste ou encore hindouiste, cette notion a été longtemps l’objet d’une « peur métaphysique en occident ». Sur quatre chapitres, l’auteur explique comment la civilisation occidentale, pendant près de deux millénaires, s’est protégée du vide. Les Grecs, pourtant très avancés en mathématiques, n’ont pas su inventer le zéro qui sera utilisé en tant que nombre dès le Ve siècle en Inde. La plupart des mythes occidentaux excluaient que le monde et l’Être puissent être créés ex-nihilo. Ils supposaient toujours un des quatre éléments comme substance primordiale, voire une quintessence : l’éther, auquel se sont référés des physiciens aussi illustres qu’Isaac Newton ou James Clerk Maxwell. Or, il y a plus de 10 000 ans, certains hymnes du Rig-Veda évoquaient un principe créateur à l’origine de tout, « vide et sans forme », le Brahman.

Il faudra donc attendre le XXe siècle pour que les scientifiques placent le vide au centre des grandes théories émergentes : c’est ce que l’auteur détaille dans un deuxième temps de son ouvrage. Nous avons découvert par exemple que la matière est principalement composée de vide ou encore que l’univers primordial, rempli d’un champ d’énergie invisible et impalpable, le champ de Higgs, est un vide fécond à l’origine de l’inflation de notre univers, le fameux big bang. Pour Trinh Xuan Thuan, le scientifique ne fait que retrouver par la voie de la raison le vide fructueux du Brahman de la spiritualité hindoue. Laissant libre cours à son érudition (et à son interprétation), il fait ainsi dialoguer Nāgārjuna, moine bouddhiste et philosophe du IIe siècle, le fondateur du taoïsme Lao-Tseu ou encore les hymnes hindoues du Rig-Veda avec les théories de la physique quantique.

Philosophie magazine.

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La Place de l’homme dans l’Univers

Conférence de Septembre 2011.

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Sur Pileface :
Orgasme cosmique et frissons gravitationnels, entre autres : Mouvement. « Physique »
La question est celle de l’infini
et, bien sûr, Sur le matérialisme
VOIR AUSSI :
Trinh Xuan Thuan, Désir d’infini
Texte souvent cité par Trinh Xuan Thuan : François Cheng, Vide et plein - Autres extraits.
Marcelin Pleynet, Le retour (Gallimard, 2016, p. 73-75)


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"Dans la ’hiérarchie sans fin d’infinis’, chaque infini est plus grand que l’infini précédent"

Le Nouvel Observateur. Dès le moment où il a su compter au-delà de 3, l’homme a été confronté à cette incompréhensible notion d’infini...

Trinh Xuan Thuan. Puisque, par définition, l’infini va au-delà de tout, il dépasse aussi notre propre entendement - ce qui, avouons-le, reste vrai aujourd’hui. Dès que l’homme a su compter ses moutons, il s’est aperçu qu’on pouvait toujours en ajouter un de plus, et qu’aucune limite ne pouvait être imaginée.

Les philosophes grecs de l’Antiquité se sont vite aperçus que cette notion suscitait des paradoxes insurmontables. Comme celui dit « de Zénon », selon lequel l’infini interdirait à un coureur d’atteindre un but, sauf à disposer d’un temps infini : il lui faudrait une infinité d’étapes pour parcourir la moitié de la distance restante - puisque, si petite soit-elle, il restera toujours une moitié de distance à franchir...

Les Grecs avaient malgré tout compris la notion de convergence. Tel Archimède, montrant que l’on pouvait enfermer un cercle entre deux polygones réguliers, l’un intérieur (inscrit), l’autre extérieur (circonscrit), et que, en multipliant le nombre de leurs côtés - à l’infini -, les deux polygones finissaient par se confondre avec le cercle. Le cercle constitue donc un aboutissement concret, tangible, de l’infini.

Néanmoins, cette notion posait tellement de problèmes qu’on a préféré, durant très longtemps, la mettre entre parenthèses : selon Aristote, l’infini n’était pas une réalité « actuelle », mais un simple « potentiel ». Ainsi le moine dominicain Giordano Bruno a-t-il, sur le bûcher, à Rome, en 1600, payé de sa vie le fait d’avoir soutenu que l’Univers était infini, avec une infinité d’étoiles et de mondes habités. L’Eglise ne pouvait admettre une pareille idée - à cause du péché originel, qui aurait entraîné la nécessité d’une infinité d’avatars du Christ sauveur...

L’infini, lui, a été enfin « sauvé » par le mathématicien Georg Cantor, dans la seconde moitié du XIXe siècle ?

Georg Cantor a eu l’immense mérite de prendre l’infini à bras-le-corps et de s’y attaquer comme à un concept purement mathématique - un grand scandale pour la plupart des mathématiciens contemporains. Cantor a par exemple montré que, si la suite des nombres entiers était infinie, alors la suite de leurs carrés l’était tout autant - bien que la suite des carrés de nombres entiers soit contenue dans la suite des nombres entiers. Il établit ainsi que les parties d’un ensemble infini ne sont pas nécessairement moins grandes que le tout.

Plus extraordinaire encore, il a démontré qu’il existait une sorte de « hiérarchie sans fin d’infinis », chaque infini étant de taille plus grande que celui qui le précède. Mais comment être plus grand que l’infini ? Comment un sous-ensemble peut-il être aussi grand que l’ensemble dont il ne constitue qu’un élément minoritaire ? Comment se peut-il que la partie ne soit pas plus petite que le tou t ? Tel est l’insondable paradoxe de l’infini, celui qui heurtera toujours notre intuition.

Georg Cantor est mort dans un asile d’aliénés. Tout comme cet autre mathématicien, Gödel, victime d’un complexe de persécution. L’infini rend-il fou ?

Les idées de Cantor ont été violemment combattues par son mentor initial, Leopold Kronecker. Celui-ci l’avait découvert à l’université de Berlin et lui avait obtenu un poste dans la relativement médiocre université de Halle, dont il ne put jamais sortir, à cause des persécutions de ce même Kronecker : ce dernier ne supportait pas que l’on ait pu faire de l’infini un vrai sujet mathématique... et il était sans doute jaloux de l’immense notoriété acquise par son ancien élève.

Quant à Kurt Gödel [1906-1978], grand ami d’Einstein, il a en somme démontré qu’il existait des limites au raisonnement logique et que la nature fondamentale de l’infini nous échapperait à tout jamais. Mais il s’était aussi attaqué au problème de la démonstration de l’existence de Dieu par la logique mathématique - un problème face auquel il échoua... Ensuite, il devait bizarrement se persuader que quelqu’un cherchait à l’empoisonner. En bonne logique, il finit par refuser toute nourriture et mourut alors qu’il ne pesait plus que 30 kilos. Mais il n’est pas prouvé que la quête de l’infini ait quelque chose à voir avec de telles pathologies.

On sait depuis longtemps que la Terre n’est pas le centre du monde mais, aujourd’hui, est-on vraiment sûr que l’Univers lui-même est infini ?

Depuis toujours ou presque, on assiste à ce propos à une valse-hésitation, aussi bien chez les scientifiques que de la part des philosophes et des théologiens. Aristote a postulé que l’Univers était fini, et cette vision s’est imposée pendant près de deux mille ans, bien que le Grec Archytas se soit déjà demandé, au IVe siècle avant notre ère, ce que l’on trouverait derrière la frontière présumée, si on passait un bras à travers. Giordano Bruno, on l’a dit, n’a pas réussi à briser cette vue « finitiste ». Aujourd’hui, la théorie acceptée est celle d’un Univers en expansion indéfinie et accélérée depuis l’instant du big bang, théorie dite « de l’atome primitif » selon son inventeur, l’abbé belge Georges Lemaître.

Le fameux « fiat lux », selon Pie XII...

Oui, dans cette théorie, le pape avait vu une confirmation de la Genèse. Mais il est important de noter que l’abbé Lemaître avait aussitôt dénoncé une pareille interprétation, affirmant que la science et la théologie constituaient deux démarches totalement indépendantes. Aujourd’hui, les théoriciens n’ont que l’embarras du choix et sont pratiquement libres d’imaginer ce qu’ils veulent, avec des concepts comme la matière noire, l’énergie noire, la théorie des cordes, la courbure et la topologie de l’Univers (est-il condamné à terme à retomber sur lui-même pour rebondir ?), etc.

Il y a même de nombreuses raisons de penser que notre Univers n’est pas le seul et qu’il en existe une infinité d’autres, parallèles au nôtre... et tous inaccessibles à l’observation directe. C’est le groupe des théories dites « des multivers ». Lesquelles m’amènent à me poser cette question : lorsqu’on échafaude des hypothèses qui n’offrent pas la moindre possibilité de vérification expérimentale directe, est-ce que l’on fait encore de la science ?

L’infini a inspiré non seulement les philosophes, théologiens, mathématiciens et astrophysiciens, mais aussi des artistes, des écrivains, des poètes...

Forcément, la notion d’infini interpelle le bon sens de chacun, alors elle fascine aussi les créateurs. Mon livre s’ouvre sur un chapitre consacré notamment à l’art décoratif musulman du XIVe siècle, celui qu’on peut par exemple admirer à l’Alhambra de Grenade, et qui se caractérise par la splendide répétition de motifs géométriques. Une répétition à l’infini, qui a influencé beaucoup plus tard le peintre et graphiste néerlandais Maurits Escher.

Certains écrivains ont admirablement parlé de l’infini, comme le fascinant Jorge Luis Borges, avec les labyrinthes sans fin de sa « Bibliothèque de Babel ». On pourrait allonger la liste - pas toutefois jusqu’à l’infini. Mais citons encore William Shakespeare, qui fait dire à Hamlet : « Je pourrais être enfermé dans une coquille de noix et me regarder comme le roi d’un espace infini » - cela à une époque où l’on débattait justement de la taille de l’Univers.

Citons encore Edgar Poe qui, faisant preuve d’une intuition fulgurante, avait imaginé un Univers peuplé d’étoiles situées « à une distance si prodigieuse qu’aucun rayon n’en soit jamais parvenu jusqu’à nous ». Près de cent vingt ans avant les scientifiques, Poe avait ainsi entrevu la raison pour laquelle le ciel de nos nuits reste noir, même dans un Univers infini contenant un nombre infini d’étoiles : parce que l’Univers a eu un commencement dans le passé, la lumière des objets célestes les plus lointains n’a pas eu le temps de nous parvenir, et nous ne voyons que de l’espace noir dans leur direction.

Vous vous déclarez de tradition bouddhiste. Cela a-t-il une influence sur votre vision de l’infini ?

En tant que bouddhiste, je crois en une succession de vies. Mais le but ultime est d’atteindre l’« éveil » - la connaissance suprême, accompagnée d’une compassion infinie -, c’est-à-dire d’échapper à ces cycles de renaissance. Les cycles de vie ne sauraient donc être éternels (c’est-à-dire infinis), car ils s’interrompent. Ce qui me convient tout à fait...

Propos recueillis par Fabien Gruhier, Bibliobs


[1Désir d’infini, éd. Fayard.

[2C’est moi qui souligne. A.G.

[3Sous sa forme de « produit de l’incertitude sur l’énergie par l’incertitude sur la durée de vie », produit qui doit toujours être supérieur à la constante de Planck.

[4Idem.

[5Interprétation telle que les résultats scientifiques coïncident avec les données des textes sacrés.

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