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Comment la discontinuité, générale et fondamentale, produit l’apparence de continuité

samedi 8 avril 2017, par Robert Paris

Comment la discontinuité, générale et fondamentale, produit l’apparence de continuité

La question de la discontinuité est une question philosophiquement essentielle. En effet, nous recherchons en sciences le fil conducteur menant d’un état à un autre, d’un système à un autre, d’une propriété à une autre. La plupart des auteurs pensent qu’il faut chercher un fil conducteur continu. D’autres pensent qu’il y a coexistence de continuité et de discontinuité. Nous pensons que le changement est discontinu et que le reste n’est que de la stagnation et non du changement continu. Le mouvement n’est rien d’autre qu’un changement dans lequel la propriété de la structure saute d’un niveau à un autre. Le mouvement continu et le changement continus n’existeraient donc pas.

Pourquoi penser ainsi ? Tout d’abord parce que toutes les recherches des « chaînons manquants » ont échoué. Les systèmes qui se sont transformés (pas ont évolué) ont ainsi sauté.

La continuité suppose qu’il n’y ait pas des éléments discrets, séparés, sans liaison, sans contact direct. Elle n’existe pas dans la nature.

Examinons comment cette discontinuité fondamentale produit l’illusion du continu.

Il suffit pour cela d’observer des situations tout à fait simples et classiques.

Nous observons des gouttes d’eau couler sur une vitre. Tant que l’eau est abondante, on croit voir des filets d’eau continus. Si elle se réduit un peu, les lignes deviennent des séries discontinues de gouttes. Au robinet, il en va de même : apparente continuité si le débit est important mais goutte à goutte sinon. On observe la même chose si on verse de l’eau sur une surface huileuse. Les deux ne se mêlant pas, l’eau va se former en gouttes.

Prenons un autre exemple. Nous observons une surface de neige. Elle semble bien continue, mais si on l’examine de près, elle est constituée de cristaux qui n’ont que des pointes et aucune surface et sont donc sans contact entre eux.

La glace, la neige, l’eau ne sont pas les seuls exemples de discontinuités fondamentales et la matière n’est pas la seule non plus à connaitre ce type de mode de fonctionnement. C’est aussi le cas de l’énergie. On constate qu’une source de lumière semble émettre en continu si elle émet de grandes quantités de lumière, mais, dès que l’on diminue cette quantité, on voit apparaitre des quantités discrètes, comme pour l’eau dans l’exemple précédent. Il suffit d’installer des capteurs (qui fonctionnent sur le principe de l’effet photoélectrique) pour noter que la lumière arrive par grains et paquets de grains, les photons. L’énergie fonctionne donc de manière discontinue comme la matière.

L’énergie est-elle discontinue ? Oui ! La physique quantique a été amenée à interpréter les interactions entre deux partiucles ou atomes de matière comme des échanges de photons, c’est-à-dire sans aucun contact matière-matière. La matière étant formée de particules discrètes, l’absence de contacts directs empêche toute continuité matérielle. Cette continuité n’est donc qu’une illusion qui provient de la petitesse des dimensions des quantités de ces interactions.

Bien des auteurs, confondant quantique et atomisme (le caractère particulaire de la matière), croient que la matière est discrète mais que les interactions ne le sont pas. Bien au contraire, la grande révolution quantique consiste justement à montrer que les interactions, qu’on croyait continues, sont quantiques. La lumière, et plus généralement l’électromagnétisme, comme les forces nucléaires sont quantiques et donc discontinues. Elles agissent par paquets de grains et pas par flux continu. Chaque grain est d’un quanta, d’une quantité d’action appelée constante de Planck. Le déplacement des quanta d’interaction à vitesse « de la lumière » signifie que le temps est produit à un rythme lié à l’espace parcouru. Ce lien n’est pas continu mais incrémenté, comme le quanta.

A chaque fois que le pas d’une interaction incrémentée est très petit, il peut sembler que cette interaction agisse continûment mais il n’en est rien.

En effet, les quantités fondamentales de la physique quantique sont très petites :

- la constante de Planck

- la quantité de temps par unité d’espace (l’inverse de la vitesse de la lumière)

- la constante d’interaction alpha (1/137)

Ces quantités sont suffisamment petites pour qu’elles puissent apparaître comme équivalentes à zéro en première approximation. Par contre, conceptuellement, philosophiquement, la discontinuité est une autre image du monde et change tous les raisonnements.

Nous connaissons bien d’autres exemples dans notre vie quotidienne. Tout au long de notre enfance, nous n’avons cessé de grandir. Et tous les êtres vivants en font de même. Il semble que cette croissance soit continue et pourtant elle ne l’est nullement et pour aucun être vivant, pas plus l’homme qu’une plante ou qu’un autre être pluricellulaire. La croissance a été étudiée avec précision et il apparaît qu’elle se modifie par bonds et donc de manière discontinue. Elle est activée par des réactions biochimiques qui ne peuvent pas agir en continu. Elles ont besoin, comme tous les mécanismes connus, d’une relaxation.

Nous ne connaissons aucun phénomène se produisant sans arrêt car il est nécessaire de recharger, de récupérer de l’énergie, de retrouver une charge, de reproduire un ingrédient. Cela nécessite inévitablement un temps d’interruption. Arrêt et action brutale, voilà le mode général intermittent du fonctionnement naturel. C’est le cas, par exemple de tout le fonctionnement neuronal, qu’il s’agisse de l’action d’un neurone, d’une synapse, d’un réseau neuronal, d’une zone, d’une émission électrique, etc… Le neurone émet puis s’arrête. La synapse éjecte violemment puis s’arrête. Et ainsi de suite…

Toutes les réactions chimiques et biochimiques procèdent ainsi.

La géophysique est elle aussi dépendante de phénomènes du même type. Les plaques avancent d’un seul coup puis s’arrêtent longuement pour repartir à nouveau brutalement. Les transformations climatiques globales sont elles aussi brutales, comme l’ont montré des études récentes. Une glaciation ne se produit pas graduellement mais rapidement et par à-coups.

Notre perception humaine nous semble voir et sentir l’univers en continu mais c’est une illusion construite que nous fabriquons dans les premiers moments de notre existence. Nous ne percevons pas la réalité extérieure sans rupture. Nous complétons simplement les trous en faisant comme si. Qu’il s’agisse des trous de notre vision, de nos sentiments, de nos sensations… Nous nous illusionnons volontairement (ce qui ne veut pas dire consciemment) parce que nous craignons les ruptures.

La logique humaine a eu tendance à privilégier la continuité, notamment en ce qui concerne le raisonnement : une discontinuité en matière de causalité étant considérée comme une rupture de compréhension. Cela était relié à une image de la transformation en relation avec l’image du mouvement continu. Chacun croit que l’objet en déplacement parcourt des positions successives en continuité dans l’espace et le temps. Cela suppose que la position serait une variable mathématique réelle qui évolue continûment comme le temps. Cela suppose qu’il existe des infiniments petits d’espace, de temps et de position.

Nous savons en fait aujourd’hui que l’infiniment petit en termes d’espace et de temps n’existe pas. L’espace-temps est produit dans le vide quantique par la présence de matière et il est produit de manière quantique. Cela signifie qu’il existe une quantité minimale de temps en dessous de laquelle on ne peut pas descendre : le temps de Planck et une quantité minimale d’espace en dessous de laquelle on ne peut pas non plus descendre : la distance de Planck.

Par conséquent, tout déplacement est un saut ou une série de sauts et le temps (avec un écoulement vers le futur) doit d’abord être produit dans le vide quantique par la matière avant que celle-ci puisse s’y déplacer.

Notre image continue des « variables » mathématiques est pourtant resté en place parce que c’est beaucoup plus pratique de calculer avec des infiniments petits qu’avec des quanta. Les infiniments petits permettent continuité, dérivation, intégration, équations aux dérivées partielles, etc… Toutes les lois physiques ont été exprimées ainsi parce que c’est beaucoup plus facile pour le calcul.

Il n’empêche que cela ne correspond pas à la réalité.

La différence peut sembler très très petite puisque l’incrément est extrêmement petit mais il est très probable que les grandes difficultés que connait aujourd’hui la physique (notamment pour s’unifier ou comprendre les phénomènes de l’astrophysique) proviennent de cette « approximation » qui, en remplissant les petits trous, reconstruit faussement une continuité.

Les facilités du calcul ne sont pas la seule raison du choix du continu.

Nous sommes victimes dans bien des études de la nature de notre vision humaine de la continuité, de notre besoin psychologique même de continuité. Toute rupture, pour l’homme, est douloureuse. Du coup, nous avons bâti une idéologie de la continuité et nous la projetons sur la nature. Nous croyons que les forces agissent en continu, la gravitation comme l’électromagnétisme ou les forces nucléaires. C’est faux ! Ce sont des forces fondées sur des quanta, donc discrètes. Ce ne sont pas des forces de contact, d’où la discontinuité.

Pourquoi deux particules ne pourraient pas entrer en contact ? Parce qu’aux limites, il y aurait une énergie beaucoup trop grande pour permettre aux deux structures de se conserver. Si on contraint deux corpuscules de se rencontrer, cela signifie qu’on les fait exploser et se transformer en énergie rayonnée.

La continuité dans le domaine de la physique supposerait que dans chaque intervalle aussi petit soit-il, il y ait une quantité d’action consommée, ce qui nécessiterait une énergie infinie car il n’existe pas de quanta d’action infiniment petit.

La continuité dans le domaine de l’homme supposerait une dépense d’énergie infinie pour percevoir le monde, en termes de vision, d’odorat, d’écoute et de sensation tactile. Il faudrait que l’homme soit sans cesse en train d’observer plus précisément chaque scène observée. Ce n’est nullement le cas. La vision de l’homme est, au contraire, globalisante, concentrée sur ce qui bouge et ce qui change. Elle est intermittente avec les battements de cils. Elle est reconstruite par le cerveau et non directe. Elle complète les manques par des illusions d’optique.

La conscience humaine repose sur le mécanisme neuronal, sur la discontinuité des émissions neuronales, des circuits neuronaux eux-mêmes physiquement discontinus, sur des synapses agissant elles-mêmes de manière discontinues…

En termes de causalité, la discontinuité nous dérange prodigieusement. Il suffit de voir combien l’apparition de discontinuités des trajectoires en physique quantique a perturbé les physiciens. Ne plus voir d’un seul coup un électron qu’on observait, il y avait de quoi sursauter ! C’est comme si des objets disparaissaient brutalement sur la table devant nous ! Par magie…

Eh bien, sans la moindre magie, les objets quantiques apparaissent et disparaissent car ils sont à la frontière d’un domaine, le vide quantique, où les particules apparaissent et disparaissent, où la propriété de « matière possédant une masse » saute d’une particule virtuelle à une autre, d’un domaine où l’espace et le temps n’ont pas les propriétés auxquelles nous sommes habitués à notre échelle et son désordonnées sans sens de parcours.

Alors oui, nous sommes contraints d’admettre que l’univers est fondamentalement discontinu et que la continuité n’est qu’une illusion produite par notre cerveau pour satisfaire nos besoins psychologiques. Nous avons projeté cette illusion du continu sur notre idéologie scientifique, physique, comme nous l’avions projeté sur notre idéologie religieuse ou métaphysique en inventant la vie éternelle (le paradis), les rois, les héros et les anges éternels, l’âme éternelle, pour faire face à la mort avec moins de souffrance. Cependant, cette éternité de la vie n’est qu’une illusion comme la continuité de la réalité n’est aussi qu’un mensonge idéologique.

La discontinuité provient également de la nécessité d’agir dans un temps relativement court par rapport à l’échelle du phénomène sur lequel elle agit. Il y a une relation d’échelle. Sans cette intervention en temps court, il faudrait une énergie infinie pour une action. Par exemple, pour enfoncer un clou continûment il faudrait une telle énergie infinie. Il est beaucoup plus économique de taper un clou rapidement de manière violente.

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