Mécanique quantique : les dérives de la physique actuelle

Dans le premier et le deuxième volet de cette série sur la physique quantique, nous avons parcouru la naissance et l'histoire de cette théorie singulière, du quantum d'action de Max Planck au premier formalisme mathématique proposé par Werner Heisenberg, jusqu'à la formation de la mécanique quantique dite « standard » dans les années trente. Cette formulation « standard », élaborée sous l'influence décisive de Niels Bohr et qui a pris sa forme définitive surtout grâce au travail de Paul Dirac et de John von Neumann, est devenue depuis la version enseignée dans les universités du monde entier. Mais ce fut un parcours où nous nous sommes arrêtés pour parler non seulement des grandes intuitions dont est née la théorie quantique, mais aussi des grands problèmes que recèle sa compréhension. Avant d'avancer, revenons un instant sur ces problèmes.

Le succès qu'avaient connu pendant plusieurs siècles les théories classiques (la mécanique newtonienne et l'électromagnétisme, la thermodynamique et la mécanique statistique classique) avait été tel que, dans l'esprit des physiciens, leurs concepts apparaissaient comme les seuls garants de la compréhension. Dans les premières décennies du XXe siècle, sous la houlette surtout de Niels Bohr, on a donc cherché à appliquer d'une manière ou d'une autre ces concepts à la nouvelle mécanique quantique, comme s'il n'existait pas d'autre moyen de parvenir à une compréhension de la réalité physique exprimée par cette étrange théorie. Cette application, pourtant, aussi loin qu'on étire les concepts, n'a jamais cessé d'être problématique, et les contradictions qui surgissaient sans cesse entre la représentation classique et le formalisme mathématique de la théorie quantique semblaient condamner cette alliance, qui a néanmoins réussi, malgré tout, à tenir jusqu'à aujourd'hui. Bon moment pour rappeler la mise en garde d'Einstein, critique de cette interprétation « standard » :

Les concepts qui se sont révélés utiles pour mettre de l'ordre dans les choses acquièrent facilement sur nous une telle autorité que nous oublions leur origine terrestre et les acceptons comme des données immuables. Ils finissent ainsi scellés comme des « nécessités de la pensée », des « donnés a priori », etc. La voie du progrès scientifique est souvent bloquée très longtemps par de telles erreurs.

Comme nous l'avons vu, le prix à payer pour maintenir cette représentation a sans aucun doute été très lourd : en nous accrochant à une illusion de compréhension, à une apparence de familiarité, nous parlons de « particules » et de « probabilités » dont personne ne sait ce qu'elles sont, et pour soutenir ces références impossibles nous ajoutons des phénomènes jamais observés (et sans aucun rapport avec la formulation mathématique de la théorie quantique), comme le fameux « effondrement » de la fonction d'onde. Nous en sommes même venus à accepter pour la première fois le relativisme comme légitime au sein de la physique, en embrassant l'incompatibilité de perspectives différentes sur le même état physique. Nous voilà donc avec un fantasme de compréhension qui ne tient que si nous renonçons à en creuser les présupposés, et qui cache la perte du référent, le sacrifice de l'objectivité, et même la remise en cause de la possibilité même, pour une théorie physique, de se connecter au réel.

« Shut up and calculate! »

Face aux nombreuses incohérences (tant formelles que conceptuelles) et à l'absurdité de son récit en termes de particules irreprésentables, d'effondrements jamais observés et d'états relatifs aux dispositifs expérimentaux et aux référentiels, la question qui se pose à propos de la formulation standard est la suivante : comment une théorie aussi pleine de trous, et dont on ne sait pas de quoi elle parle, a-t-elle pu subsister sans grandes transformations depuis sa formulation il y a presque 100 ans jusqu'à nos jours ? L'une des réponses se trouve dans les témoignages des physiciens qui ont étudié après la Seconde Guerre mondiale, quand les États-Unis sont devenus l'épicentre de la connaissance scientifique.

Comment une théorie aussi pleine de trous, et dont on ne sait pas de quoi elle parle, a-t-elle pu subsister sans grandes transformations depuis sa formulation il y a presque 100 ans jusqu'à nos jours ?

Combiné au positivisme logique, le pragmatisme américain s'est développé jusqu'à atteindre sa forme la plus extrême : l'instrumentalisme. Selon lui, les théories scientifiques doivent être comprises uniquement comme des « instruments » capables de prédire des observations futures. Se demander si une théorie est « vraie » n'a pas de sens ; seul importe qu'elle soit empiriquement adéquate, c'est-à-dire qu'elle fonctionne. Au final, les théories coupaient ainsi tout lien avec le réel (et les physiciens tout intérêt pour lui). Dans le champ de la physique, cette attitude pragmatique a été renforcée aussi bien par la formulation standard de la mécanique quantique que par le développement d'objectifs technico-militaires comme le projet Manhattan.

C'est dans ce contexte que David Mermin se souvient de son expérience d'étudiant dans les années 1950 :

[J'ai] des souvenirs très vifs des réponses que mes questions conceptuelles suscitaient chez mes professeurs (que je considérais comme des agents de Copenhague) quand j'ai appris la mécanique quantique comme doctorant à Harvard, à peine 30 ans après la naissance de la discipline. « Tu n'auras jamais ton doctorat si tu te laisses distraire par ces futilités », me conseillait-on sans cesse, « alors reviens aux choses sérieuses et produis des résultats. » « Tais-toi », en d'autres termes, « et calcule ».

Lee Smolin, l'un des fondateurs de la gravité quantique, garde lui aussi des souvenirs semblables de ses années d'étudiant :

Quand j'ai étudié la physique dans les années 1970, c'était presque comme si on nous apprenait à mépriser ceux qui réfléchissaient aux problèmes fondamentaux. Quand nous posions des questions sur les enjeux fondamentaux de la théorie quantique, on nous répondait que personne ne les comprenait vraiment, mais que leur étude ne relevait plus de la science. La tâche consistait à prendre la mécanique quantique comme un donné et à l'appliquer à de nouveaux problèmes. L'esprit était pragmatique ; « tais-toi et calcule » était le mantra. Ceux qui n'arrivaient pas à surmonter leurs doutes sur le sens de la théorie quantique étaient considérés comme des losers incapables de faire le travail.

Ainsi, en évacuant de la tâche des physiciens la réflexion sur les fondements théoriques de la théorie quantique, l'instrumentalisme a contribué à solidifier l'essentiel de cette version standard de la théorie, avec son langage et ses présupposés, comme un point de départ tenu pour acquis qu'il ne valait plus la peine d'aborder de façon critique.

Se demander si une théorie est « vraie » n'a pas de sens ; seul importe qu'elle soit empiriquement adéquate, c'est-à-dire qu'elle fonctionne.

Dans une entrevue récente, David Albert, physicien devenu philosophe de la théorie quantique, évoquait les brimades subies quand il avait osé lire un livre du philosophe David Hume et exprimer son intérêt pour les problèmes de fondements de la théorie quantique dans les années quatre-vingt. « C'était au département de physique de Rockefeller. Très vite, on a lancé des procédures pour m'exclure du programme de doctorat. » Albert poursuit : « C'étaient donc des temps difficiles, (…) se soucier de ces questions était profondément impopulaire. J'ai pu rester dans le programme à condition de travailler sur un sujet de thèse que me assignerait le département, plutôt que sur celui que j'aurais choisi, et celui qu'on m'a assigné était clairement jugé bénéfique pour me forger le caractère. » La thèse d'Albert, conçue pour « lui forger le caractère », était un problème extrêmement technique qui « exigeait une énorme quantité de calculs », un problème pour que le jeune étudiant apprenne enfin à se taire et calculer.

Les « interprétations » de la théorie quantique : une carte de la folie

Le triomphe de la mécanique quantique standard, ainsi que l'orthodoxie instrumentaliste qui l'a suivi, avaient entre autres réussi à enterrer pendant de longues années une notion que Schrödinger avait qualifiée en son temps de trait le plus caractéristique de la physique quantique, et qui a resurgi avec force ces dernières décennies : l'intrication. La course technologique actuelle autour du traitement de l'information quantique, qui se manifeste dans des développements comme l'informatique, la téléportation ou la cryptographie quantiques, repose avant tout sur ce phénomène particulier. Mais on oublie souvent que l'intrication est une notion née en réalité comme une sorte de critique, de réduction à l'absurde de la mécanique quantique ou, plus exactement, de la version standard de la théorie.

D'abord Einstein, dans le célèbre article connu sous le nom d'EPR, puis Schrödinger, ont semblé montrer en 1935 des conséquences absurdes en considérant la réalité physique selon l'interprétation standard. Si l'on prenait au sérieux l'« effondrement » des superpositions quantiques introduit par Dirac, il semblait y avoir une impossible action à distance entre « particules » (une « spooky action at a distance », selon la célèbre formule d'Einstein) capable de créer la réalité physique de l'une par l'observation de l'autre. Mais la réponse de Bohr ne s'est pas fait attendre, et il a voulu montrer par elle que le réalisme d'Einstein (qui fondait son raisonnement sur la nécessité d'avoir des « éléments de réalité physique ») n'avait plus de sens, et que la comparaison entre observations où apparaissait cette étrange interaction n'était plus possible dans la nouvelle physique qui plaçait l'observateur (et le choix du dispositif expérimental) au centre. Sa réponse a été prise par la communauté des physiciens comme le triomphe définitif du Danois (et de son approche de la complémentarité) sur un vieil Einstein sénile, qui n'aurait pas su comprendre la révolution quantique en cours. La jeune notion d'intrication fut alors enterrée vivante et vite oubliée.

Pourtant, trois décennies plus tard, revenant en secret aux travaux proscrits d'Einstein et de Schrödinger, le physicien irlandais John Bell redécouvrit un ensemble d'inégalités qui ouvraient la porte à une formulation testable du problème. Mais ses recherches, publiées dans une revue marginale, furent complètement ignorées de la communauté des physiciens jusqu'à ce que, dix ans plus tard, un jeune étudiant nommé John Clauser tombe par pur hasard sur l'article de Bell. Sans tenir compte du contexte instrumentaliste qui avait proscrit ces recherches fondatrices, Clauser s'engagea à vérifier si la théorie quantique violait ou non les inégalités exposées par Bell. Mener ces expériences lui causerait pourtant bien des difficultés pour obtenir un poste permanent dans le monde académique. Alain Aspect (qui, lui, disposait d'une position solide dans l'académie) poursuivrait les tests avec son équipe en France, confirmant finalement au début des années quatre-vingt la violation des inégalités de Bell, l'existence de l'intrication quantique et l'impossibilité de saisir en termes de probabilité classique les corrélations que prédisait la théorie quantique.

À partir de ce moment se sont développés deux champs clés pour comprendre la situation actuelle. D'un côté, sont apparues les recherches regroupées sous l'étiquette « Fondements de la mécanique quantique » qui, dans le champ de la physique, cherchent, depuis leur approche instrumentaliste, à exploiter techniquement les nouvelles corrélations quantiques que montre l'intrication. Notons à ce propos que les grands développements technologiques actuels autour du traitement de l'information quantique ont été retardés d'un demi-siècle par la « compréhension » de la théorie que, aujourd'hui encore, dans les grandes lignes, nous tenons pour acquise. Les technologies en développement ne démontrent pas le succès de la vision bohrienne de la théorie quantique, bien au contraire : elles montrent les risques de son dogmatisme.

De l'autre, la situation encouragerait la résurgence des débats sur la référence de la théorie, sur son lien avec le réel, ouvrant une apparente brèche dans l'orthodoxie instrumentaliste. Ces nouvelles entreprises conceptuelles resteraient cependant enfermées dans le champ de la « Philosophie de la mécanique quantique » et, au lieu de conduire à remettre en question la représentation standard supposée par les physiciens, et ainsi à repenser la théorie, elles se sont réduites à, pour ainsi dire, raconter des histoires. Depuis, des philosophes de la physique (et quelques physiciens retraités) se consacrent à proposer des « interprétations » censées nous dire comment est le monde selon la mécanique quantique. Comme si, en physique, les entreprises conceptuelles étaient (au mépris des avertissements méthodologiques d'Einstein et de Heisenberg) de simples récits qu'on peut ajouter à des théories déjà complètes, et non une composante strictement fondamentale de toute théorie physique. Mais le problème, c'est aussi que, ainsi déconnectées de la théorie quantique, toutes ces histoires manquent de ce qui les rendrait nécessaires, ou permettrait de décider laquelle serait la « bonne ». Ainsi, les interprétations se sont multipliées ces dernières décennies sans véritable critère ni limite, certaines avec plus de succès marketing (comme celle des « mondes multiples »), d'autres avec moins.

David Mermin a exprimé il n'y a pas si longtemps ce curieux panorama :

La théorie quantique est la théorie la plus utile et la plus puissante que les physiciens aient jamais conçue. Pourtant, aujourd'hui, près de 90 ans après sa formulation, le désaccord sur la signification de la théorie est plus vif que jamais. De nouvelles interprétations apparaissent chaque jour. Aucune ne disparaît jamais.

Mais c'est un physicien espagnol, Adán Cabello, qui a le mieux su caractériser cette situation ridicule, lorsqu'il a qualifié la mer d'« interprétations » de la quantique, qui se multiplient sans raison, de véritable « carte de la folie ».

Le scientifique et le conspirationniste

Nous voilà donc dans une situation où l'on trouve, d'un côté, une pratique instrumentaliste vouée à la production de modèles algorithmiques mais incapable de repenser la théorie, et donc d'enquêter sur la nature des problèmes qui, entre autres choses, dévient ou compliquent la pratique instrumentale elle-même. Un pragmatisme qui se croit souvent exempt de contamination théorique, mais qui est en réalité constamment entravé et limité par les présupposés théoriques qui déterminent son activité, sans qu'il les reconnaisse même plus. Face à cette situation, on a tendance à fuir en avant, en jetant toujours plus de données et toujours plus de dollars sur les problèmes.

De l'autre côté, on trouve une création sans véritable critère de récits plus ou moins fantastiques, avec un marketing plus ou moins efficace, mais sans véritable rôle théorique, ni conditions qui les relient systématiquement à la théorie qu'ils prétendent représenter. Et entre les deux, la seule chose claire, sur laquelle nous pouvons nous accorder, est que les mots de Richard Feynman affirmant que « personne ne comprend la mécanique quantique » restent pleinement d'actualité.

Nous avons une pratique instrumentaliste vouée à la production de modèles algorithmiques mais incapable de repenser la théorie, et donc d'enquêter sur la nature des problèmes.

Les conséquences de cet état de choses, entre une science pragmatique qui a oublié de penser et une création irresponsable de récits auxquels même leurs propres défenseurs ne croient pas vraiment, sont loin d'être mineures. Si les prétendus « experts », s'appuyant sur l'autorité de leurs diplômes ou sur la difficulté extrême supposée de leur domaine, peuvent affirmer en toute impunité des histoires sur l'existence d'une infinité d'univers jamais testés expérimentalement, ou sur l'existence en réalité de 11 dimensions (mais toutes « minuscules » !), s'ils peuvent imposer depuis leur position des récits aussi adolescents que les théories du complot qui prolifèrent sur internet, la distinction entre le discours du scientifique et celui du platiste ou du négationniste du changement climatique s'érode rapidement, et la défiance envers la science trouve un prétexte pour gagner du terrain dans la société.

D'autre part, si la même théorie parle de choses aussi différentes, incompatibles entre elles, en même temps, et qu'il n'y a aucun moyen de trancher, alors elle ne parle de rien, et la référence de la physique (et son rapport à la réalité) se dissout finalement dans cette carte de la folie.

La bataille entre Einstein et Bohr : la physique en litige

On peut à ce stade opposer deux visions de la physique. D'un côté, une conception qui s'ancre en dernière instance dans le travail de Bohr et dans la centralité des concepts classiques. Cet ancrage permet de maintenir une apparence de familiarité, et la garantie d'un lien avec un prétendu « sens commun » représenté précisément par les concepts de la physique de Newton et de Maxwell. Une vision qui, reposant sur ce point de départ devenu présupposé, en vient à penser les théories physiques comme de simples appareils prédictifs, destinés en dernière instance à servir des fins techniques (auxquels, si l'on veut, et de façon inconséquente, on peut ajouter des « interprétations »). Cette vision du travail des physiciens ne paie pas seulement le prix de se désintéresser de ce qui fait d'une théorie physique une incroyable construction qui nous permet de penser le monde, elle retarde ou met même en péril ses propres objectifs.

De l'autre côté, on trouve une vision de la physique comme celle d'Einstein. Ou comme celle qui se donne à voir dans de larges pans de l'œuvre de Wolfgang Pauli ou de Heisenberg, pour qui, rappelons-le :

L'histoire de la physique n'est pas seulement une suite de découvertes expérimentales et d'observations, suivies de leur description mathématique ; c'est aussi une histoire de concepts. Pour comprendre les phénomènes, la première condition est d'introduire des concepts adéquats. Ce n'est qu'à l'aide de concepts corrects que nous pouvons savoir ce qui a été observé.

Une vision pour laquelle la compréhension est la condition première qui permet non seulement de savoir ce que nous observons mais aussi de faire des prédictions sensées, et qui, comme le rappelle Pauli, nous ramène à l'origine même de nos entreprises scientifiques dans la Grèce antique :

« Comprendre » ne signifie probablement rien d'autre que disposer des idées et des concepts nécessaires pour reconnaître qu'un grand nombre de phénomènes distincts font partie d'un tout cohérent (…). La réduction d'une variété bigarrée de phénomènes à un principe général et simple, ou, comme l'auraient dit les Grecs, la réduction du multiple à l'un, est précisément ce que nous entendons par « comprendre ». La capacité de prédire est souvent la conséquence de la compréhension, du fait de disposer des concepts adéquats, mais elle n'est pas identique à la compréhension.

On peut dire, de fait, qu'une théorie physique cherche fondamentalement à répondre à sa manière à une question ancienne, grecque : qu'est-ce qui reste le même à travers le changement et indépendamment des perspectives ? Une question que l'on pourrait aussi paraphraser ainsi : est-il possible de développer une connaissance d'un devenir physique en mouvement constant ? Peut-on trouver nécessité, répétition, ordre dans le monde physique ?

On peut dire, de fait, qu'une théorie physique cherche fondamentalement à répondre à sa manière à une question ancienne, grecque : qu'est-ce qui reste le même à travers le changement et indépendamment des perspectives ?

Répondre à cela est le prodige difficile que tentent d'accomplir les théories physiques. Et pour y parvenir, la physique mathématique moderne a construit une série de conditions qui permettent de guider les chercheurs dans le développement de nouvelles théories. Premièrement, la théorie doit contenir un formalisme mathématique opérationnellement invariant. Il faut ici mettre l'accent sur l'invariance. L'invariance définit, en termes mathématiques, ce qui doit être considéré comme le même dans une théorie physique, et, en ce sens, les moments d'unité, les unités de sens, les éléments dont elle parle. L'invariance est ce qui permet d'aller au-delà de soi-même, et d'assurer que les différents référentiels parlent d'un même état de choses, qui se présente dès lors comme indépendant de l'observateur, et dont l'évolution peut être décrite comme l'évolution du même. C'est parfaitement réalisé, par exemple, dans la mécanique newtonienne à travers les transformations de Galilée, c'est-à-dire des relations mathématiques qui permettent de traduire les différents systèmes de référence (les perspectives) et de les concevoir ainsi comme renvoyant au même état de choses. Et l'on peut même dire que non seulement la physique classique répond à cette condition, mais aussi la relativité développée par Einstein.

Prenons l'exemple de la théorie de la relativité restreinte, qui nous sert parfaitement d'illustration. Einstein faisait face à trois conditions que l'on voudrait, en principe, maintenir à la fois, mais qui se révélaient incompatibles : la découverte que la vitesse de la lumière est indépendante des systèmes de référence (c'est-à-dire qu'elle est toujours la même) ; les transformations de Galilée ; et le principe de relativité, qui établit l'équivalence entre les référentiels inertiels (dans lesquels les lois physiques sont les mêmes et, par conséquent, les expériences donnent les mêmes résultats). Le problème était qu'avec les transformations galiléennes les vitesses s'additionnent, de sorte que la lumière ne pourrait pas avoir la même valeur dans tous les systèmes, à moins qu'il y en ait un privilégié, ce qui annulerait l'équivalence entre eux. L'option du « sens commun » consistait à s'accrocher aux transformations galiléennes et, avec elles, à l'espace et au temps absolus, classiques. Mais Einstein choisit le contraire : il conserve l'évidence sur la vitesse de la lumière et, surtout, le principe de relativité (qui exprime l'exigence que la théorie ne dépende pas du choix particulier du référentiel), et remplace les transformations classiques par celles de Lorentz.

Le prix à payer pour maintenir la traduction cohérente de l'expérience entre des perspectives différentes fut la relativisation des notions d'espace et de temps absolus, qui étaient entrées dans le « sens commun » des physiciens depuis le succès de la mécanique classique, et qui devenaient désormais, selon la théorie d'Einstein, des notions relatives et entrelacées. L'image de l'espace et du temps changeait ainsi radicalement. Pour préserver la possibilité et la cohérence d'une théorie physique objective, Einstein introduisit une innovation conceptuelle étrangère à la physique de son temps. Pour que quelque chose reste le même à travers les perspectives, ce quelque chose devait changer. La fidélité aux conditions de base d'une théorie physique cohérente, invariante, lui parut, à juste titre, plus importante que la fidélité aux concepts de la mécanique classique.

Portée par Bohr, la méthodologie qui a donné lieu à la formulation standard de la mécanique quantique pourrait alors être considérée comme un chemin diamétralement opposé. Alors qu'Einstein, afin de maintenir une représentation cohérente entre les différents systèmes de référence, avait remplacé les concepts classiques de Newton par de nouveaux concepts, Bohr appliqua exactement la méthodologie inverse. Afin de sauver la vision du monde propre à la physique classique, la quantique devait être comprise comme une « généralisation » de celle-ci, forçant alors la référence à un monde microscopique essentiellement incohérent. Les mêmes entités quantiques seraient alors pensées en termes incompatibles : se comportant soit comme des « particules » élémentaires, soit comme des « ondes ». Selon Bohr, les objets quantiques requièrent des représentations classiques « complémentaires » (quoique incompatibles), comme celles d'« onde » et de « particule », qui dépendent explicitement du choix du contexte expérimental particulier, ce qui détruit l'invariance et l'objectivité. Cela rend impossible de penser quelque chose qui soit le même à travers les perspectives, et nous conduit donc à renoncer au grand pouvoir de la physique d'articuler un moment d'unité capable de rendre compte de phénomènes divers, c'est-à-dire, comme le demandaient les Grecs, de montrer l'un dans le multiple.

Retour vers le futur : le retour à Heisenberg et une autre voie possible

Mais une autre voie est-elle possible ? Peut-on faire avec la quantique quelque chose de semblable à ce qu'Einstein a fait avec la relativité ? Peut-on trouver cette invariance sur laquelle s'appuyer pour avancer vers une innovation conceptuelle ? Contrairement à ce que l'on croit habituellement, la réponse est oui : le formalisme quantique est opérationnellement invariant, et ce dès le départ, dès la formulation matricielle de Werner Heisenberg dont nous avons parlé dans le premier volet. Un retour à Heisenberg, au premier formalisme de la théorie, peut nous donner la clé pour sortir du labyrinthe où nous a laissés l'interprétation standard. Comme nous l'avons vu, Heisenberg, cherchant à développer un formalisme mathématique cohérent et fermé, avait suivi pendant un temps la voie de Bohr et de son modèle atomique. Cependant, la réaction critique de Pauli et de Sommerfeld l'amena à prendre ses distances avec la méthodologie bohrienne. Ainsi, au lieu de tenter de décrire les trajectoires de particules présupposées, Heisenberg reformula la question en termes de grandeurs proprement observables. Et ce qui était effectivement observé en laboratoire, c'étaient des spectres d'intensités. C'est ce que décrivent les tables de données que Heisenberg tenta de modéliser mathématiquement et qui le menèrent finalement (avec l'aide de Max Born et Pascual Jordan) à la première formulation mathématique de la théorie quantique. Heisenberg lui-même s'en souvient ainsi :

Lorsque j'ai repris mon travail à Göttingen pendant le semestre d'été 1925 (…), j'ai commencé ma tâche scientifique en essayant de trouver les formules correctes pour les intensités des raies du spectre de l'hydrogène (…). La tentative a échoué. Je me suis enfoncé dans un fourré impénétrable de formules mathématiques complexes dont je ne parvenais pas à trouver l'issue. Malgré tout, cette tentative m'a convaincu qu'il n'était pas nécessaire de s'interroger sur les orbites des électrons dans l'atome, mais que l'ensemble des fréquences d'oscillation et les grandeurs qui déterminent l'intensité des raies (les amplitudes) pouvaient servir de substitut parfaitement valable.

Et ces quantités intensives (c'est-à-dire des valeurs non binaires, qui admettent des degrés : pas seulement 0 et 1, mais aussi toutes les valeurs intermédiaires), une fois affranchies d'une réduction à des éléments atomiques supposée nécessaire, sont justement ce que le formalisme désigne comme invariant, ce qui reste identique. La condition pour saisir cette invariance est donc de ne pas présupposer d'emblée le « sens commun » des concepts classiques. Cette intuition, selon laquelle on peut accepter les valeurs intensives comme fondamentales, comme des « substituts » parfaitement valables (pour reprendre les mots de Heisenberg), était radicalement nouvelle, et d'une importance strictement fondamentale pour produire un formalisme cohérent et invariant de la physique quantique.

Les intensités apparaissaient alors, en termes mathématiques, comme fondamentales et suffisantes, c'est-à-dire non comme des mesures secondaires d'un état de choses atomiste, classique, plus fondamental, qui suppose une manière de penser binaire (l'atomisme, c'est ce qui est là ou n'y est pas : une particule sur une orbite, un électron dans un état). Elles semblaient donc réclamer une représentation conceptuelle qui leur soit adaptée, fondée sur la notion d'un élément physique originellement intensif. Car si l'invariance, disions-nous, est une condition de base de toute théorie physique, il est tout aussi fondamental de trouver les concepts adéquats qui, avec ce formalisme, nous permettent de penser l'expérience, donc de savoir ce que nous observons, d'imaginer des situations expérimentales qui fassent avancer nos interrogations, voire d'imaginer des expériences interdites à la conceptualisation des théories antérieures. Et pour cela, une théorie dont le formalisme mathématique est entièrement différent de celui de la physique classique, et dont l'invariance renvoie à des éléments physiques que les concepts classiques (comme ceux de particule et d'onde) ne peuvent saisir, exige évidemment une représentation conceptuelle distincte. Tout comme Einstein a dû abandonner les concepts classiques d'espace et de temps, en physique quantique il faut se libérer de l'appareil conceptuel classique pour penser ses entités. Il faut évacuer ces présupposés pour pouvoir produire une représentation conceptuelle qui permette de comprendre la physique quantique, c'est-à-dire développer les concepts qui, reliés au formalisme mathématique, nous permettent de penser de manière cohérente le champ de phénomènes dont nous parle la théorie.

Tout comme Einstein a dû abandonner les concepts classiques d'espace et de temps, en physique quantique il faut se libérer de l'appareil conceptuel classique pour penser ses entités.

Comme nous avons tenté de le montrer dans plusieurs travaux, en procédant ainsi, bien des difficultés se dissipent. En partant d'une nouvelle représentation (intensive) de la physique quantique, il est possible de concevoir un état de choses indépendant des observateurs et de leurs perspectives, et de retrouver ainsi une véritable référence objective de la réalité quantique. Dès lors, le relativisme comme l'incohérence discursive de la formulation standard n'apparaissent plus comme des « leçons » inévitables de la physique quantique, mais comme les conséquences d'un dogmatisme : la nécessité de limiter toute la physique, passée et future, au langage classique.

Quoi qu'il en soit, et au-delà de ce que notre proposition a de spécifique, cela nous permet de dire que la physique quantique, au fond, n'est pas si étrange. Ou peut-être l'est-elle, mais pas dans le sens que nous attendions. Les interprétations que l'on voit aujourd'hui se multiplier, tels les décors d'une science-fiction exagérée, apparaissent moins comme des représentations physiques cohérentes que comme des détours de plus en plus outranciers et absurdes pour conserver les concepts propres à la physique classique. On préfère ainsi, par exemple, multiplier les mondes plutôt que de concevoir le monde physique sous d'autres concepts. Elle n'est pas si étrange, mais elle est différente, tout simplement parce que ses concepts sont différents. Le sacrifice nécessaire est autre, différent de celui que nous proposait Bohr, et sans doute moins coûteux, bien que peut-être plus exigeant pour la pensée. Au lieu de pousser les concepts classiques jusqu'à l'absurde ou l'incohérence, ce qu'il nous faut, c'est penser un nouveau système de concepts.

En somme, la théorie quantique est, en termes méthodologiques et structurels, semblable aux autres théories physiques : elle contient un formalisme mathématique invariant qui peut être mis en relation avec une représentation conceptuelle objective, laquelle permet à son tour une compréhension cohérente de ce qui est observé. Méthodologiquement et structurellement semblable, mais conceptuellement différente. La théorie quantique est une théorie physique invariante, objective, opérationnelle, seulement si nous sommes capables de suspendre l'idée que nous savons déjà ce qu'est le « monde physique », de nous lancer dans une critique de notions que nous tenions, sans réfléchir, pour évidentes, et d'avancer enfin dans la tâche de fournir les concepts adéquats à cette théorie si puissante. Une tâche exigeante, mais essentielle pour la pensée contemporaine.