« C’est la théorie qui décide de ce qui peut être observé. »
Albert Einstein
Déjà trois mois que l’équipe de la collaboration Opéra annonçait les résultats de la « mesure » effectuée entre Genève (Suisse) et le Gran Sasso (Italie) induisant pour les neutrinos un temps de trajet plus court que celui qu’auraient mis des photons pour parcourir cette distance.
Depuis, beaucoup de choses ont été dites ou écrites sur le sujet sans pour autant l’épuiser bien sûr, parce que le seul fait d’expliquer cette publication comme signifiant un dépassement de la vitesse de la lumière dans le vide par certaines particules conduirait forcément à une remise en cause des fondements de notre compréhension de la physique, et exigerait alors de notre part que nous accomplissions une véritable révolution théorique en ce domaine.
Doit-on se réjouir inconditionnellement d’un tel défi à l’imagination humaine ou faut-il plutôt déplorer une annonce prématurée émanant de scientifiques un peu trop pressés d’obtenir une reconnaissance mondiale ? Sachant que courant novembre une deuxième série de « mesures » faite au moyen de brèves impulsions du faisceau initial de protons qui engendrent les pions et les kaons, parents des neutrinos, a éliminé une possibilité non encore envisagée de biais systématique, il semble que les polémiques sur ce point ne devraient pas tarder à s’éteindre.
Du regain d’intérêt, par contre, pour les thèmes ardus mais passionnants de la recherche, de la foison de références fournies ou consultées pour l’occasion, de l’attention portée à la question des sciences par un nouveau public, des projecteurs médiatiques enfin braqués sur les travaux des physiciens, qui ne voudrait se satisfaire ? Pourtant on aperçoit, naissant ici ou là, une sorte de désarroi face à ce que d’aucuns prétendent un peu hâtivement être « la fin d’Einstein ».
D’abord, voyons rapidement la procédure utilisée : avec la très grande précision que permet le système de positionnement global par satellites, plus ou moins 20 cm sur 730 km*, on mesure la distance entre la cible que percutent au départ les protons, et le détecteur de neutrinos situé, lui, à l’arrivée ; les horloges dont la précision elle-aussi ne prête pas le flanc à la critique sont pareillement synchronisées par le GPS. Il ne reste plus ensuite qu’à comparer le temps de vol ainsi obtenu à celui que l’on calcule sans souci particulier pour les photons.
[* La valeur indiquée dans le document accessible en ligne est de : 730 534,61 ± 0,20 m]
Dans une deuxième étape, après avoir noté une différence d’environ 60 ns d’avance en faveur du neutrino, on communique à la Terre entière l’information concernant l’anomalie observée, tout en affirmant se refuser délibérément à risquer une quelconque interprétation théorique ou phénoménologique des résultats, ce qui est hypocrite, vu que la conclusion est implicitement intégrée au message. Et à partir de là, convaincus ou sceptiques n’ont plus qu’à s’échanger sur les forums du monde leurs avis éclairés et leurs supputations vagues ou audacieuses.
Demandons-nous de préférence en quel endroit du texte se cacherait un leurre que personne, y compris les auteurs, ne saurait remarquer, et la réponse n’est pas plus difficile que la question. Au beau milieu ! Sans dissimulation parce que c’est « naturel », c’est sans penser à mal. Mais, indiscutablement ça demeure une erreur sur le fond. Le neutrino étant un concept quantique, il ne se mesure pas dans le cadre de la Relativité générale, ce qui n’est pas le cas du photon qui peut servir d’étalon, lui, puisqu’il est présent et correctement modélisé dans les deux théories.
D’ailleurs, on soulignera en passant que ce petit détail explique simplement la concordance ou quasi-concordance constatée pour la Supernova 1987A, car la comparaison des temps de vol était alors autorisée par le fait que les photons et les neutrinos avaient « voyagé de concert », scénario bien sûr qui n’est pas actuellement envisageable sous la croûte terrestre. Mais placés dans des conditions classiques d’expérience, les photons mettent un certain temps pour relier un point à un autre … cependant qu’en Relativité générale leur géodésique est nulle.
Droit de fait ou fait de droit ? En physique quantique, même relativiste, on convoque l’espace-temps dit newtonien, sorte de scène de théâtre à l’échelle de l’Univers, dans lequel origine du référentiel et observable position sont simultanées indépendamment de la distance spatiale qui les sépare, et où donc la quantité de mouvement ou l’impulsion, on utilise souvent par abus de langage le terme de vitesse, doit être conjuguée avec la position en respectant les inégalités de Heisenberg. À l’opposé de cette démarche, l’emploi du système GPS suppose de recourir à la Relativité générale pour laquelle les évènements, repérés en quatre dimensions non dissociées a priori entre espace et temps, n’existent simultanément que s’ils sont reliés par c.
Durant des décennies, des travaux ont largement conforté ces deux grandes théories physiques du XXème siècle, chacune évidemment dans son domaine de validité, mais on sait parfaitement que le temps statique de Newton et le temps dynamique d’Einstein ne sont pas compatibles. Si une seule grandeur, disons une position, leur était commune, il n’y aurait plus incompatibilité, il y aurait compatibilité en cette grandeur justement, ce qui veut dire en clair que l’intersection des deux ensembles de points-évènements qui constituent leur espace-temps respectif est vide.
De l’expérience Opéra, il faudra retenir que l’on a divisé des probabilités par une observation, de la purée de pois par une règle en plomb : une telle « mesure » ne peut être que nulle et non avenue. Il est maintenant plus qu’urgent de se créer l’outil permettant d’installer une approche normée de la mesure quantique, d’adopter un canon théorique consensuel couvrant l’ensemble des opérations depuis la construction des probabilités jusqu’à la communication du résultat de la mesure. C’est pour la physique aujourd’hui un objectif qui doit vraiment être prioritaire. Il n’y a pas lieu d’ouvrir une chasse aux tachyons et autres bizarreries exotiques ; l’impératif est à produire une théorie universelle quantique de la mesure. À tout prix !
Discutons, par exemple, d’essayer de savoir dans quel état de superposition se trouve celui qui à l’origine contrôle le faisceau de protons vis à vis de celui qui à l’arrivée observe la détection des neutrinos, et réciproquement. On concevra peut-être que le monde dit macroscopique doit aussi se modéliser de manière quantique, et qu’à ce moment-là non seulement il est quantique mais en plus il doit s’interpréter d’une façon relationnelle. Quand le système n’est plus pensé comme une bille, ça c’est acquis, ni à l’instar d’un nuage dense, ça c’est pas encore gagné, se déplaçant dans un cadre préétabli, on peut facilement en déduire son étalement nul ou infini.
Donnons-nous l’idée d’un système occupant l’Univers sans se préoccuper de ses coordonnées spatio-temporelles, et dès qu’un observateur-expérimentateur le « prépare », le délimite ou le génère, en établit la fonction d’onde, en fixe l’origine dans son référentiel, celui-ci est dès lors immédiatement disponible partout, mais exclusivement par rapport à ce référentiel. Et ce qui vaut pour ici vaut également pour là-bas. Deux évènements qui ne sont pas simultanés au sens de la relativité, sont relationnellement dans un état superposé l’un eu égard à l’autre.
Double confirmation donc pour Einstein, et pas remise en cause ! Quant à l’espace-temps de l’unification de ces visions inconciliables, il est logiquement déjà formalisé et non-formalisé quelque part. « Probablement » suffit-il de l’atteindre comme il suffit d’ouvrir la boîte.
Depuis, beaucoup de choses ont été dites ou écrites sur le sujet sans pour autant l’épuiser bien sûr, parce que le seul fait d’expliquer cette publication comme signifiant un dépassement de la vitesse de la lumière dans le vide par certaines particules conduirait forcément à une remise en cause des fondements de notre compréhension de la physique, et exigerait alors de notre part que nous accomplissions une véritable révolution théorique en ce domaine.
Doit-on se réjouir inconditionnellement d’un tel défi à l’imagination humaine ou faut-il plutôt déplorer une annonce prématurée émanant de scientifiques un peu trop pressés d’obtenir une reconnaissance mondiale ? Sachant que courant novembre une deuxième série de « mesures » faite au moyen de brèves impulsions du faisceau initial de protons qui engendrent les pions et les kaons, parents des neutrinos, a éliminé une possibilité non encore envisagée de biais systématique, il semble que les polémiques sur ce point ne devraient pas tarder à s’éteindre.
Du regain d’intérêt, par contre, pour les thèmes ardus mais passionnants de la recherche, de la foison de références fournies ou consultées pour l’occasion, de l’attention portée à la question des sciences par un nouveau public, des projecteurs médiatiques enfin braqués sur les travaux des physiciens, qui ne voudrait se satisfaire ? Pourtant on aperçoit, naissant ici ou là, une sorte de désarroi face à ce que d’aucuns prétendent un peu hâtivement être « la fin d’Einstein ».
Or, qu’en est-il exactement ?
D’abord, voyons rapidement la procédure utilisée : avec la très grande précision que permet le système de positionnement global par satellites, plus ou moins 20 cm sur 730 km*, on mesure la distance entre la cible que percutent au départ les protons, et le détecteur de neutrinos situé, lui, à l’arrivée ; les horloges dont la précision elle-aussi ne prête pas le flanc à la critique sont pareillement synchronisées par le GPS. Il ne reste plus ensuite qu’à comparer le temps de vol ainsi obtenu à celui que l’on calcule sans souci particulier pour les photons.
[* La valeur indiquée dans le document accessible en ligne est de : 730 534,61 ± 0,20 m]
Dans une deuxième étape, après avoir noté une différence d’environ 60 ns d’avance en faveur du neutrino, on communique à la Terre entière l’information concernant l’anomalie observée, tout en affirmant se refuser délibérément à risquer une quelconque interprétation théorique ou phénoménologique des résultats, ce qui est hypocrite, vu que la conclusion est implicitement intégrée au message. Et à partir de là, convaincus ou sceptiques n’ont plus qu’à s’échanger sur les forums du monde leurs avis éclairés et leurs supputations vagues ou audacieuses.
Demandons-nous de préférence en quel endroit du texte se cacherait un leurre que personne, y compris les auteurs, ne saurait remarquer, et la réponse n’est pas plus difficile que la question. Au beau milieu ! Sans dissimulation parce que c’est « naturel », c’est sans penser à mal. Mais, indiscutablement ça demeure une erreur sur le fond. Le neutrino étant un concept quantique, il ne se mesure pas dans le cadre de la Relativité générale, ce qui n’est pas le cas du photon qui peut servir d’étalon, lui, puisqu’il est présent et correctement modélisé dans les deux théories.
D’ailleurs, on soulignera en passant que ce petit détail explique simplement la concordance ou quasi-concordance constatée pour la Supernova 1987A, car la comparaison des temps de vol était alors autorisée par le fait que les photons et les neutrinos avaient « voyagé de concert », scénario bien sûr qui n’est pas actuellement envisageable sous la croûte terrestre. Mais placés dans des conditions classiques d’expérience, les photons mettent un certain temps pour relier un point à un autre … cependant qu’en Relativité générale leur géodésique est nulle.
Droit de fait ou fait de droit ? En physique quantique, même relativiste, on convoque l’espace-temps dit newtonien, sorte de scène de théâtre à l’échelle de l’Univers, dans lequel origine du référentiel et observable position sont simultanées indépendamment de la distance spatiale qui les sépare, et où donc la quantité de mouvement ou l’impulsion, on utilise souvent par abus de langage le terme de vitesse, doit être conjuguée avec la position en respectant les inégalités de Heisenberg. À l’opposé de cette démarche, l’emploi du système GPS suppose de recourir à la Relativité générale pour laquelle les évènements, repérés en quatre dimensions non dissociées a priori entre espace et temps, n’existent simultanément que s’ils sont reliés par c.
Durant des décennies, des travaux ont largement conforté ces deux grandes théories physiques du XXème siècle, chacune évidemment dans son domaine de validité, mais on sait parfaitement que le temps statique de Newton et le temps dynamique d’Einstein ne sont pas compatibles. Si une seule grandeur, disons une position, leur était commune, il n’y aurait plus incompatibilité, il y aurait compatibilité en cette grandeur justement, ce qui veut dire en clair que l’intersection des deux ensembles de points-évènements qui constituent leur espace-temps respectif est vide.
Pour une théorie quantique de la mesure
De l’expérience Opéra, il faudra retenir que l’on a divisé des probabilités par une observation, de la purée de pois par une règle en plomb : une telle « mesure » ne peut être que nulle et non avenue. Il est maintenant plus qu’urgent de se créer l’outil permettant d’installer une approche normée de la mesure quantique, d’adopter un canon théorique consensuel couvrant l’ensemble des opérations depuis la construction des probabilités jusqu’à la communication du résultat de la mesure. C’est pour la physique aujourd’hui un objectif qui doit vraiment être prioritaire. Il n’y a pas lieu d’ouvrir une chasse aux tachyons et autres bizarreries exotiques ; l’impératif est à produire une théorie universelle quantique de la mesure. À tout prix !
Discutons, par exemple, d’essayer de savoir dans quel état de superposition se trouve celui qui à l’origine contrôle le faisceau de protons vis à vis de celui qui à l’arrivée observe la détection des neutrinos, et réciproquement. On concevra peut-être que le monde dit macroscopique doit aussi se modéliser de manière quantique, et qu’à ce moment-là non seulement il est quantique mais en plus il doit s’interpréter d’une façon relationnelle. Quand le système n’est plus pensé comme une bille, ça c’est acquis, ni à l’instar d’un nuage dense, ça c’est pas encore gagné, se déplaçant dans un cadre préétabli, on peut facilement en déduire son étalement nul ou infini.
Donnons-nous l’idée d’un système occupant l’Univers sans se préoccuper de ses coordonnées spatio-temporelles, et dès qu’un observateur-expérimentateur le « prépare », le délimite ou le génère, en établit la fonction d’onde, en fixe l’origine dans son référentiel, celui-ci est dès lors immédiatement disponible partout, mais exclusivement par rapport à ce référentiel. Et ce qui vaut pour ici vaut également pour là-bas. Deux évènements qui ne sont pas simultanés au sens de la relativité, sont relationnellement dans un état superposé l’un eu égard à l’autre.
Double confirmation donc pour Einstein, et pas remise en cause ! Quant à l’espace-temps de l’unification de ces visions inconciliables, il est logiquement déjà formalisé et non-formalisé quelque part. « Probablement » suffit-il de l’atteindre comme il suffit d’ouvrir la boîte.
« Albert Einstein nous tire la langue »
3 commentaires:
De la part du Professeur Peter Minkowski, Université de Berne, Suisse.
En ce qui concerne votre restriction de la théorie quantique à un espace-temps newtonien, j’aimerais mentionner que cela n’est pas vrai ‘à la lettre’ dans le cadre des théories de champs locaux dans l’espace-temps, mais qui ont des difficultés à s’étendre pour inclure la Relativité générale.
Par contre, j’ai participé à la discussion et à une rencontre ‘interne’ du Centre Albert Einstein à Berne. Si cela vous intéresse vous pouvez regarder le rapport (étendu) que j’ai fait sur ma ‘homepage’ : http://www.mink.itp.unibe.ch dans le fichier ‘c-limiting 2011.pdf’.
Avec mes meilleures salutations,
Peter Minkowski
De la part de Pierre Escaffre, observateur impliqué.
Merci beaucoup Professeur pour votre commentaire. Je note avec grand intérêt que vous ne dissimulez pas les obstacles qui surgissent dès lors que l’on cherche à unifier dans une seule approche le temps newtonien et celui de la Relativité générale.
Il me semble toutefois que parler de ce problème en terme de "difficultés" risque tout simplement de masquer le présupposé épistémologique à l’œuvre s’agissant d’utiliser conjointement les deux représentations dans une même expérience.
L’opération mentale "naturelle et spontanée" à laquelle on a recours pour s’autoriser à procéder ainsi est celle qui consiste à croire à la manière classique "qu’il existe une réalité indépendante" de toute mesure. Or, nous savons que ce n’est pas le cas et que nous n’avons que des modèles à notre disposition. Conséquemment, si l’on peut bien mesurer une distance Genève-Le Gran Sasso au moyen du GPS (Relativité générale), cette "même" distance n’existe pas du point de vue quantique tant qu’elle n’a pas été mesurée, toujours du point de vue quantique, c’est-à-dire en respectant les inégalités de Heisenberg conjuguant la position détectée au Gran Sasso dans un référentiel dont l’origine est Genève, et la quantité de mouvement ou l’impulsion "de la particule".
Je vous remercie aussi d’avoir proposé un lien vers le rapport ‘c-limiting 2011’. De toute évidence, la qualité du travail fourni et la compétence des intervenants ne sont sujettes à caution ni à Berne ni ailleurs dans le monde ; c’est souvent parce que l’on se trouve trop concentré sur son travail sans pouvoir s’offrir une vision d’ensemble que l’on se focalise sur chacun des détails qui entrent en ligne de compte, mais dans le cas précis qui nous occupe ici, l’idée que je propose s’avère largement la plus économique et incorpore par avance le fait que d’autres expériences faites à l’identique ne peuvent que confirmer de tels résultats pour le moins surprenants.
Avec mes respectueuses salutations,
Pierre Escaffre
De la part de Fanny Farget (Grand accélérateur national d'ions lourds - GANIL - 22.12.2011)
Monsieur,
je vous remercie pour votre texte qui ne manque pas d'intérêt.
Il me semble tout de même plus judicieux de faire passer vos idées par la publication dans des revues spécialisées, vous gagnerez en impact et en crédibilité.
Salutations.
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