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La physique de la matière et la philosophie dialectique

mardi 17 septembre 2013, par Robert Paris

La physique de la matière et la philosophie dialectique

Question d’un lecteur :

La dialectique expose que toute interaction suppose sa négation. Pourtant il me semble qu’il existe une interaction qui ne contienne pas sa propre négation. Si l’interaction électromagnétique est attractive entre deux charges électriques de même signe, elle est répulsive entre deux charges de signe contraire. Mais il existe des quantités qui n’ont pas deux signes contraires comme la masse, le poids, la dimension, la durée, la surface, le volume, la densité et toute interaction reposant sur ces quantités ne peut avoir son contraire. Pas de gravitation répulsive, pas masse négative, pas de volume négatif. Quelle serait donc l’interaction qui serait la négation de la gravitation newtonienne ?

Notre point de vue :

Ces remarques sont judicieuses et il faut effectivement les discuter précisément pour comprendre ce que la négation dialectique peut bien signifier en physique. Je reviendrais ensuite seulement à la question du contraire dialectique de la gravitation newtonienne et des quantités qui n’ont pas de négatif.

Tout d’abord, il faut remarquer ce qu’est une négation au regard de la matière. La matière peut-elle être niée ? Par exemple, lorsqu’on transforme de la matière en lumière ou de la lumière en matière, nous avons là une négation de la matière. Pour prouver que cette négation est dialectique, il faut démontrer que les contraires coexistent. Or, la matière absorbe la lumière donc il y a toujours de la matière au sein de la lumière. Et la lumière qui nous entoure est toujours émise par de la matière. Donc l’inséparabilité de la matière et de la lumière est prouvée : les contraires fondent une unité. Au point que deux matières ne peuvent communiquer et interagir que par de la lumière. La matière n’existe pour une autre matière que via la lumière. D’autre part, la lumière peut, à proximité de matière, se transformer en matière (et en antimatière) virtuelle. La différence entre matière virtuelle et matière dite réelle (attention, les deux sont tout aussi réels !) est la réception d’un boson de Higgs (un boson, c’est de la lumière). Il y a donc de la matière dans la lumière et de la lumière dans la matière.

La physique classique voyait une opposition diamétrale et non dialectique au couple matière/lumière et cela parce qu’on pensait que la lumière était faite d’ondes (continuité, occupation de tout l’espace, interférences constructrice et destructrices, contournement des obstacles, etc…) et que la matière était fait de corpuscules (position ponctuelle, pas d’occupation de l’espace, pas continuité, pas d’interférences, pas de contournement des obstacles, etc…).

La physique quantique a détruit cette croyance en démontrant que la lumière et la la matière sont tous deux des dualités ondes/corpuscules et qu’elles ont une autre unité : être des modes d’expression du quanta d’action et enfin une dernière d’être des formes d’organisation plus ou moins durables du vide quantique. Du coup, matière et lumière, loin d’exister dans deux domaines sans partie commune sont deux manifestations du même monde de matière-lumière… C’est un changement de point de vue considérable qui fait entrer la matière-lumière dans le domaine des unités des contraires dialectiques ! Il n’y a pas d’un côté l’onde et de l’autre le corpuscule mais ces deux contraires sont imbriqués à l’infini : des ondes dans les corpuscules et des corpuscules dans les ondes !!!

Et ce n’est pas fini ! Lorsque la matière-corpuscule se couple à de la matière-onde, ou lorsque de la lumière-onde se couple à de la lumière-corpuscule, nous avons là un couplage des contraires au sein d’une même unité. En effet, il est impossible de séparer le caractère onde du caractère corpuscule que ce soit pour la matière ou pour la lumière.

C’est un des points dialectiques qui ont rendu dingue les physiciens quantiques…

Ces derniers étaient éduqués au monde de la logique formelle, de la continuité, des catégories opposées de manière disjointes et donc métaphysiques : ou la matière ou la lumière exclusivement, ou l’onde ou le corpuscule exclusivement, ou la matière ou le vide exclusivement, ou la localisation ou l’occupation de l’espace exclusivement, etc, etc… Mais il a été mille fois prouvé qu’il n’est plus possible depuis la physique quantique de séparer les contraires, de les isoler, de les opposer diamétralement, formellement, et donc métaphysiquement (c’est-à-dire pas dialectiquement).

On ne peut séparer, ni opposer diamétralement, ni isoler matière et lumière. N’oublions pas que nous appelons ici lumière, au sens large, tous les bosons sans masse et le reste est appelé matière.

Mais tout couplage de deux particules de matière est de la lumière. C’est le cas notamment de deux électrons qui se couplent dans le phénomène de supraconductivité BCS.

La transformation en son contraire dialectique existe bel et bien. Elle est même le fondement de toutes les transformations du monde de la matière-lumière-vide.

Car à la base de tout, il y a l’univers du vide quantique dont tout le monde a entendu parler mais que peu de gens ont étudié, même les scientifiques.

Là aussi, la relation matière-vide et lumière-vide sont des relations dialectiques.

La lumière est un phénomène qui se propage en s’appuyant sans cesse sur des couples différents de particules et d’antiparticules du vide quantique, ces couples étant provisoires. La matière est un phénomène qui se propage en s’appuyant sans cesse sur des particules différentes du vide quantique. Les deux phénomènes s’appuient sur le vide quantique et sont fondés sur lui. C’est ce qui leur permet d’interagir en échangeant des particules du vide.

La lumière est donc une unité entre une particule et une antiparticule. La matière est entourée par un nuage de couples particule/antiparticule du vide. Ce couplage qui fonde une unité provisoire est donc à la base de tout. C’est bel et bien une unité des contraires puisque l’antiparticule est bien le contraire de la particule…

Leur opposition est certaine puisqu’on ne peut pas les unir complètement ce qui entraînerait une explosion et que tout est fondé sur leur union provisoire…

C’est cet ensemble de contradictions qui fonde la dynamique du monde matériel dont la base est l’extraordinaire agitation du vide quantique.

Il est un autre point contradictoire qu’il faut évoquer pour bien comprendre le fonctionnement de la matière : c’est la hiérarchisation des structures.

Tout d’abord qu’entend-on par structure de la matière ?

Eh bien, la matière apparaît comme des unités : une particule, un atome, une molécule, une étoile, une galaxie, etc…

Or ces unités n’existent qu’à une certaine échelle et ces échelles sont emboîtées et interactives.

Toutes les interactions matière-matière sont des sauts d’un niveau à un autre d’échelle de structure. Un niveau agit sur le niveau supérieur et le niveau inférieur.

Et quand je dis matière, j’entend par là y compris la matière virtuelle du vide qui est un niveau et la matière dite virtuelle de virtuel qui est un niveau inférieur, etc…

C’est ainsi que la relation particule-particule passe par une action particule-vide puis une autre action vide-particule, aucune particule de matière ne pouvant ni entrer directement en contact ni interagir avec une autre sans agir via les particules et antiparticules du vide. Les interactions proviennent donc de sauts de niveaux de structure de la matière et sont par conséquent fondamentalement discontinues.

Le quanta pointait déjà une discontinuité : celle dite des sauts quantiques.

Ces sauts qualitatifs d’échelle sont une caractéristique supplémentaire de la dialectique de la matière.

Les physiciens quantiques se sont assez arraché les cheveux de voir que les trajectoires sautaient, que les déplacements n’étaient suivables en continu, que de la matière et de l’énergie apparaissaient et disparaissaient, contredisant les affirmations de toute l’ancienne physique….

Ce qui leur manquait pour intégrer de tels sauts était justement la philosophie dialectique.

Ce caractère contradictoire dialectiquement explique que la matière change sans cesse et soit dynamique, ce que Hegel appelle l’ « automouvement » : la matière se fait bouger et changer elle-même, sans action extérieure. Sans arrêt, la propriété de masse saute d’une particule virtuelle à une autre. Sans arrêt, une particule change d’état en émettant ou recevant de la lumière. Sans arrêt des atomes ou des molécules changent d’état en émettant ou en recevant de la lumière.

Cela semble nous éloigner beaucoup de la gravitation et des quantités positives mais patience : on y a revient.

Donc nous en sommes à rappeler que la matière est constituée de niveaux de structure et les interactions physique de sauts d’échelle de structure.

L’interaction qui concerne un niveau de structure se produit au niveau inférieur ou supérieur. La gravitation entre deux masses inertes se propage dans le vide entre les masses et concerne donc un niveau où il n’y a pas de masse inerte, le vide quantique. C’est le cas également de toutes les interactions dites fondamentales de la physique.

Attention : si on a trouvé le boson de Higgs par lequel se propage la propriété de masse, on n’a nullement trouvé le corpuscule (s’il existe) qui serait le vecteur de la gravitation. Nous en sommes pour le moment là dans la recherche scientifique et nous ne pourrons pas éclairer davantage cette question dans ce texte. Elle a été développée dans un autre article : voir ici

Mais la question qui nous est posée est différente : existe-t-il une interaction dialectiquement opposée à l’interaction gravitationnelle puisqu’il n’y a pas, contrairement aux charges électrique, de masses de signe positif et de signe négatif, pas de gravitation négative, répulsive, alors qu’il y a une attraction électromagnétique et une répulsion électromagnétique ?

Examinons comment la négation d’une interaction se produit à une autre échelle.

La négation du mouvement mécanique est le frottement : perte d’énergie par chaleur.

De même, la négation de la gravitation d’une étoile qui pousserait celle-ci à se concentrer est l’expansion d’énergie rayonnée.

La négation de la gravitation au sein de la matière atomique et moléculaire est la répulsion des électrons périphériques des atomes.

La négation de la gravitation poussant l’atome à se concentrer sur lui-même est le principe de Pauli (qui est un principe quantique de répulsion selon lequel deux particules de matière ne peuvent se trouver au même endroit dans le même état contrairement à deux corpuscules de lumière). Ce principe de Pauli est donc l’une des propriétés par lesquelles la matière s’oppose à la lumière. La lumière se concentre sans limite et pas la matière. C’est le principe de Pauli qui cause l’impénétrabilité de la matière et qui nous donne cette impression illusoire de compacité et de continuité de la matière.

A l’échelle macroscopique (où nous vivons), il y a l’attraction universelle de Newton qui se produit aussi à l’échelle des galaxies et sa négation est à cette échelle : c’est l’expansion de l’univers. Sans l’expansion, les galaxies s’écraseraient les unes sur les autres.

Donc, à chaque niveau de structure, s’il existe une structure, c’est par la dynamique causée par deux actions contraires comme la gravitation de l’étoile et la pression de radiations de celle-ci.

La structure ne se contente pas de subir des forces opposées : elle en est le produit.

Prenons un niveau de structure plus connu : celui des molécules d’un gaz. Quelles sont ces contractions et ces répulsions contraires dialectiquement ?

Si nous contractons un gaz, ses molécules s’agitent davantage et chauffent, produisant une énergie qui augmente la pression d’expansion des molécules.

Il en va de même au niveau quantique. Plus on cherche à cantonner une particule dans un volume petit, plus elle a d’énergie pour en sortir. Les fameuses inégalités dites d’Heisenberg de la physique quantique ne disent rien de plus que cette contradiction entre toute tentative de trouver une particule dans une position précise (contraction) et l’impossibilité de connaitre sa vitesse (expansion).

Il en va de même de la dualité onde/corpuscule : le corpuscule n’est rien d’autre que la propriété de concentration et l’onde la propriété d’expansion et ces deux propriétés contraires sont dialectiquement enchevêtrées.

Plus vous obligez la matière à se concentrer, plus elle s’étend. Vous faites passer la matière par une fente très étroite : elle diffuse largement…

L’interaction de la matière de masse inerte (dite réelle) et de la matière du vide quantique (dite virtuelle bien qu’elle ne soit pas seulement potentielle – ce qui est potentiel, c’est la possibilité de la particule virtuelle de devenir réelle en recevant un boson de Higgs) est du même type. La matière tend à localiser et le vide à la délocaliser. Toujours expansion et contraction se combattent en étant liées au sein des mêmes structures dont elles assurent un temps la durabilité.

Cela signifie qu’est naïve la vision de la structure comme une chose qui subit une interaction. Ce sont les interactions contraires qui produisent le niveau où émerge une structure. Elle n’est pas un objet et les structures de niveau inférieur qui la fondent changent sans cesse. Ce sont les interactions opposées qui fondent le niveau d’organisation structurellement stable pour un certain temps. Et c’est l’opposition des forces contraires qui détermine aussi le seuil où la structure disparaît. Il y a ainsi un seuil de gravitation où apparaît une étoile (masse seuil de formation) et un seuil où elle disparaît (durée de vie de l’étoile liée au carburant nucléaire).

La naissance d’une structure est une rupture de symétrie. Cela signifie que c’est un phénomène discontinu, irréversible, passant d’un niveau hiérarchique à un autre et produisant de nouvelles lois.

Telle est l’apparition de la matière de masse inerte qui est un événement fondamental de notre univers. Nous sommes faits de matière de masse inerte et nous observons tous l’univers du point de vue de la masse inerte avec laquelle nous observons, nous expérimentons et nous interagissons avec le monde. Ce n’est pas le seul niveau de structure de la matière. Ce n’est nullement le niveau fondamental puisqu’en dessous il y a encore la matière virtuelle et le virtuel de virtuel (le vide quantique n’étant pas fait d’un seul niveau…).

C’est la rupture de symétrie qui entraine des situations où on ne trouve plus à la fois des paramètres négatifs et positifs, ce qui était une question de notre lecteur.

Ainsi, dans le vide, existent des flèches du temps dans les deux sens, vers le passé et vers le futur, pour des temps très courts. Par contre, autour des matières de masse inerte, il n’existe qu’un seul sens d’écoulement du temps : vers le futur.

Dans le vide quantique, où il y a autant de particules que d’antiparticules, cela signifie qu’il y a autant de mouvements dans un sens du temps que dans le sens contraire (une antiparticule étant exactement une particule qui remonte le temps).

La structure n’est pas élémentaire en soi et ne l’est que par rapport aux interactions concernées. La structure est donc le moyen de l’unité des contraires.

Dans la matière dite vivante, il en va de même. La cellule vivante n’est autre que le lieu où s’affrontent gènes et protéines de la conservation et gènes et protéines de l’autodestruction ou apoptose.

La rupture de symétrie qui supprime l’équilibre entre les contraires, privilégiant le sens du temps pour la matière ou le sens de chiralité des molécules pour le vivant, n’est pas contraire à la dialectique. Elle est seulement le produit d’un combat dialectique : une Histoire irréversible de la matière. La succession des ruptures irréversibles donne le déroulement de la dynamique historique. La matière de masse inerte n’est que l’une des étapes de cette histoire comme la vie en est une autre.

La seule philosophie à laquelle obéit l’automouvement de la matière est la dialectique. En effet, toute conception isolant d’un côté la matière et de l’autre la lumière, d’un côté le vide et de l’autre la matière ne peut nullement expliquer le fonctionnement du monde. La matière que nous connaissons n’existe pas sans le vide et le vide n’est pas sans aucune sorte de matière. La dualité onde/corpuscule n’est absurde que pour la logique formelle. Les apparitions et disparitions des particules dans le vide ne sont des miracles que pour la pensée non dialectique.

Le vide n’est pas une toile de fond dans laquelle se promène la matière mais il est le fondement de celle-ci. Les interactions ne se contentent pas d’agir sur une matière existant à part de ces interactions : elles sont le fondement de ces structures.

Il importe non seulement d’observer et d’expérimenter sur la matière mais aussi de philosopher sur elle…

6 Messages de forum

  • Peut-on donner un exemple de la transformation dialectique d’un élément physique en son contraire ?

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  • Il y a l’exemple du changement d’un proton en un neutron et inversement, changement spontané et qui se produit sans cesse au sein du noyau et est indispensable à la stabilité du noyau. A la base de ce phénomène, il y a le changement, lui aussi brutal et dialectique, d’un quark en un autre (d’un quark up en down). Le changement d’un neutrino dans un autre est tout aussi brutal et spontané. Le changement d’une particule réelle en particule virtuelle et inversement a encore le même caractère. Là encore il s’agit du passage d’un élément en son contraire.

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  • Peut-on donner un exemple des contradictions dialectiques au sein des sciences physiques ?

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  • La physique de la matière et la philosophie dialectique 30 janvier 2017 14:58, par Robert Paris

    La thermodynamique est contradictoire par rapport à l’énergie nucléaire et contradictoire aussi de l’énergie gravitationnelle…

    « La renaissance du temps » de Lee Smolin :

    « Mais pourquoi existe-t-il des étoiles ? Si l’univers doit tendre vers l’entropie et le désordre, comment se fait-il que les étoiles, qui pilotent l’univers loin de l’équilibre, soient partout ? (…) Au lieu de simplement se mouvoir de façon chaotique, les atomes d’hydrogène écrasés les uns sur les autres au cœur d’une étoile peuvent interagir d’une manière nouvelle. Ils fusionnent pour devenir de l’hélium et une poignée d’autres éléments légers… Les lois thermodynamiques appliquées aux atomes génériques ne prédiraient jamais la fusion nucléaire et les possibilités auxquelles elle donne naissance. La seconde caractéristique peu courante est en rapport avec le comportement de systèmes tenus ensemble par la force de gravitation. Très simplement, la gravitation met à mal nos idées naïves sur la thermodynamique. Nous observons au quotidien, ce qui est également une conséquence du second principe de la thermodynamique, que la chaleur passe des corps les plus chauds vers les corps les plus froids… Ce comportement rend le système à l’équilibre stable contre les effets des petites fluctuations… Les étoiles, les systèmes stellaires, les galaxies et les trous noirs… se refroidissent lorsque vous injectez de l’énergie. Ceci veut dire que tous ces systèmes sont instables. Les instabilités les conduisent loin de l’uniformité et stimulent la formation de structures dans l’espace et le temps. Ceci est directement en rapport avec le fait que l’univers ne soit pas à l’équilibre 13,7 milliards d’années après ses origines. La structure et la complexité croissantes qui caractérise l’histoire de l’univers sont expliquées dans une large mesure par le fait que les systèmes gravitationnellement liés qui le remplissent, des amas de galaxies aux étoiles, sont des systèmes qui agissent de manière contradictoire avec la thermodynamique. »

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  • Vous dites que chaque force admet son contraire dialectique mais cela ne semble pas être le cas, à grande échelle, de la force de gravitation qui n’a pas d’opposé dialectique puisque tous les corps matériels s’attirent et qu’aucun ne se repousse.

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  • La physique de la matière et la philosophie dialectique 31 janvier 2017 15:41, par Robert Paris

    Pendant longtemps on a cru qu’à grande échelle, il n’y avait pas de force opposée à la gravitation mais on a trouvé ensuite l’expansion entre les galaxies.

    « La renaissance du temps » de Lee Smolin :

    « Au début, Einstein cherchait à modéliser un univers qui était non seulement fini dans l’espace mais également éternel et immuable dans le temps. Tout original qu’il fut dans sa pensée de scientifique, Einstein buta ici sur les limites de son imagination, car il semble que l’idée d’un univers autre que statique et éternel ne lui soit jamais venue. Mais il y avait un problème, qui est que la force gravitationnelle est partout attractive et agit toujours pour attirer les objets les uns vers les autres. Cela veut dire que la gravité agit sur l’ensemble de l’univers pour l’obliger à se contracter. Si l’univers est en expansion, la gravitation ralentira l’expansion. S’il n’est ni en expansion ni en contraction, la gravitation ralentira l’expansion. S’il n’est ni en expansion ni en contraction, la gravitation agira pour entamer un processus de contraction. Einstein aurait donc pu prédire que l’univers devait évoluer, soit en se dilatant, soit en se contractant au cours du temps. Au lieu de ça, il modifia sa théorie dans une tentative de maintenir statique l’univers, et par ce biais, fit une autre découverte, non intentionnelle – qui n’a été confirmée par l’expérience que récemment. Einstein modifia ses équations en ajoutant un terme qui compense la gravitation, en le forçant à se dilater. Cette modification faisait intervenir une nouvelle constante de la nature, représentant une densité d’énergie de l’espace vide. Einstein l’appela la « constante cosmologique ». L’accélération de l’expansion de l’univers, récemment observée, semblerait prouver prouver son existence. Un terme plus général pour désigner la cause de l’accélération de l’expansion est l’ « énergie noire », mais si sa densité est constante dans l’espace et dans le temps, elle peut être décrite par la constante cosmologique d’Einstein… je doute qu’Einstein ait jamais imaginé que cette constante puisse un jour être mesurée, pourtant c’est le cas. Sa valeur est incroyablement petite et ses conséquences sont colossales. Même si elle est minuscule, ses effets s’additionnent partout dans l’univers. Ainsi, il y a deux forces opposées agissant sur l’univers. La gravitation issue de toute la matière provoque la contraction, pendant que la constante cosmologique accélère l’expansion… L’étonnante conclusion de tout ceci est que l’univers doit posséder une histoire. Il peut se dilater et il peut se contracter, mais il ne peut pas rester le même. »

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