PHYSIQUE Les fondements et les méthodes
Le connu et l'inconnu
Il ressort du panorama précédent qu'une grande partie de la physique repose sur des éléments connus. Cela ne signifie pas, évidemment, qu'il n'y ait plus rien à découvrir en physique des solides ou en chimie, par exemple, mais plutôt que l'on s'attend à ne rencontrer que des applications nouvelles ou des effets non encore détectés, qui ne remettront pas en question le soubassement microscopique, ni ses lois fondamentales. Dans ces domaines, que l'on qualifiera de connus en ce sens, les problèmes constituent apparemment une extension « horizontale » sans approfondissement essentiel. La liaison directe entre ces problèmes et les fondements est d'ailleurs souvent rendue très difficile par la complexité des questions que l'on se pose, ce qui rend parfois une analyse théorique à partir des fondements pratiquement irréalisable et bien souvent de peu d'intérêt.
Quelles sont donc les frontières actuelles de l'inconnu qui soient clairement marquées ? Il semble que la liste des principales se présente ainsi :
– Peut-on unifier l'ensemble des interactions électro-faibles et fortes en une seule interaction unitaire ? Peut-on les unifier avec la relativité générale, c'est-à-dire la structure même de l'espace-temps ?
– Il demeure des problèmes très difficiles dans les fondements de l'électrodynamique : pourquoi existe-t-il une particule (le muon, ou μ) qui semble n'être qu'un électron plus lourd que l'autre ? Peut-on calculer la charge de l'électron ?
– Peut-on concilier dans le détail la relativité générale et la mécanique quantique ? Faut-il quantifier la relativité générale, et comment ?
– Peut-on, en particulier, comprendre l'Univers dans son ensemble à partir des lois actuellement connues de la physique ? En d'autres termes, peut-on reconstituer l'histoire de l'Univers et expliquer ce qui s'y observe (matière, galaxies) à partir d'hypothèses simples et constituer une théorie vérifiable ?
– Les fondements de la mécanique statistique à partir de la mécanique quantique ne sont pas encore entièrement satisfaisants. En particulier, les phénomènes thermodynamiques irréversibles ouvrent un vaste champ à la recherche. L'étude de ces questions a profondément renouvelé la notion même de déterminisme en mécanique classique.
– Il est apparu que notre conception de la mécanique classique, bien que correcte dans ses fondements, avait été trop marquée par les exemples analytiquement calculables et que la plupart des systèmes très complexes développent au cours du temps un comportement quasi aléatoire qui marque le rôle de courbes limites singulières, les attracteurs étranges, qui n'ont pas en général de dimension spatiale entière. Cela en fait des objets qui ne sont ni des courbes, ni des surfaces, ni des volumes, dont une des manifestations la plus remarquable est constituée par le phénomène de la turbulence.
– L'accumulation des données nouvelles en astrophysique multiplie à l'heure actuelle les questions ouvertes.
– Enfin, et c'est là le plus grand problème, comment la vie s'insère-t-elle dans le cadre de la physique ?
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Écrit par
- Roland OMNÈS : professeur à l'université de Paris-Sud, Orsay, doyen de la faculté d'Orsay
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