De l’existence du hasard

Selon la physique classique, telle que vue par Isaac Newton et Galilée, le hasard n'existe pas: s'il était possible de déterminer et de mesurer avec précision tous les paramètres (positions, vitesses, etc.) d'un système, il serait possible d'en prédire l'évolution à n'importe lequel moment, passé ou futur.

Selon ce modèle, le hasard est simplement notre incapacité à connaître et à calculer tous les paramètres en jeu. Laissant de côté nos limitations humaines, certains physiciens croyaient qu'il serait même théoriquement possible d'écrire une immense équation qui décrirait l'évolution de l'Univers et de tout ce qu'il contient, êtres humains y compris.

Cette vision "déterministe" de l'Univers a dû toutefois en prendre pour son rhume durant le XXe siècle. Deux théories - la théorie du chaos et la mécanique quantique tout particulièrement - sont rapidement devenues deux grains de sable dans l'engrenage bien huilé de la physique classique.

La théorie du chaos remet en question les modèles simples et élégants de la physique classique en démontrant qu'un système peut se comporter de manière pratiquement imprévisible à cause d'une minuscule perturbation. L'exemple le plus connu est "l'effet papillon", selon lequel l'air déplacé par un papillon au Japon peut provoquer, par un effet d'entraînement, un ouragan dans le Golfe du Mexique, à des milliers de kilomètres de là. En d'autres termes, un tout petit événement peut provoquer des résultats démesurés en déclenchant une réaction en chaîne. (Cela ne signifie pas toutefois que, à chaque fois qu'un papillon prend son envol au Japon, on voit nécessairement apparaître un ouragan dans les Caraïbes!)

La théorie du chaos dicte donc que, pour de nombreux systèmes, il est à peu près impossible de mesurer les conditions initiales avec suffisamment d'exactitude pour en connaître le déroulement. Une différence à la millionième décimale peut donner des résultats complètement différents.

Quant à la mécanique quantique, ces implications sur le fonctionnement de l'Univers sont encore plus surprenantes. On considère que certains phénomènes physiques - comme la désintégration du noyau de l'atome ou l'émission d'un photon par un atome excité, par exemple - seraient complètement aléatoires. Il n'existerait aucun moyen pour prédire le moment exact durant lequel ces phénomènes vont se produire. Les équations de la mécanique quantique sont donc essentiellement probabilistes: elles ne peuvent donner que la probabilité qu'un certain événement se produise durant une période donnée à un endroit donné.

Si l'on croyait possible selon la physique classique (en théorie, du moins) de suivre à la trace n'importe quel objet dans l'Univers, ce n'est pas le cas avec la physique quantique. Dans le monde atomique, il faut se contenter d'approximations probabilistes. Ainsi, selon les lois de la mécanique quantique, on ne peut prédire que la probabilité qu'un électron se trouve à un endroit donné.

Pire encore: avant de vérifier sa localisation en effectuant une mesure, on considère que l'électron ne se trouve nulle part précisément, qu'il est plutôt "dispersé" dans une région de l'espace. Même si la mécanique quantique mène à de nombreux paradoxes, il s'agit d'une théorie dont les prédictions continuent de se confirmer.

Pour les physiciens, cela signifie qu'il faut se résigner à vivre dans un univers probabiliste. Par contre, certains chercheurs croient qu'il s'y cache aussi le secret de la conscience et du libre-arbitre.

Petite anecdote: Jusqu'à sa mort, Albert Einstein s'est montré un farouche opposant de la vision probabiliste que proposait la mécanique quantique. Aux partisans de cette théorie, il aurait répondu son célèbre "Dieu ne joue pas aux dés!".

Pour l'instant, tous les succès de la mécanique quantique semblent démontrer que c'est peut-être le cas...


Source: CyberSciences