La matière/lumière/vide : dialectique du positif et du négatif

« L’union des opposés
Voici les équations découvertes par Einstein. (...) Quand on analyse celles-ci, on constate une propriété absolument extraordinaire, ou plutôt deux propriétés qui semblent contraires, comme si deux opposés étaient contenus dans une même pochette-surprise.(...) Les lois telles qu’on les connaît à présent ne se réduisent pas à des mécanismes, elles enserrent les phénomènes au point de concilier, de dépasser des oppositions apparentes (...) Je vous accorde que c’est profondément douloureux et profondément troublant. »
Les physiciens Georges Charpak et Roland Omnès
Dans « Soyez savants, devenez prophètes »

Tout le monde sait que l’univers est polarisé électriquement. C’est ce que l’on appelle la charge. Il y a des particules positives (par exemple, le proton) et des particules négatives (par exemple l’électron) et elles constituent des dipôles électriques qui se comportent comme de petits aimants (c’est-à-dire provoquent une orientation de tous les aimants à proximité). Les aimants sont plus stables que les particules électrisées ce qui fait que le couple de deux particules d’électricité opposée peut se maintenir un certain temps malgré les interactions et les chocs.

A l’inverse, on avait depuis longtemps remarqué l’absence de mono-pôles magnétiques dans la nature et, du coup, on était étonnés de constater les particules possédant une charge électrique se maintenir. Comment s’expliquait cette apparente stabilité des particules électrisées. De même, les interactions entre particules, ou entre particule et rayonnement, rendaient apparemment impossible toute description par des objets. C’est le constat sur lequel est restée très longtemps bloquée la physique quantique, se contentant d’affirmer qu’il ne faut pas rechercher une description du réel mais seulement un calcul de probabilités. Il ne s’agissait donc plus seulement d’une physique probabiliste à la Boltzmann où les lois découlent du grand nombre d’objets concernés mais du renoncement à toute description des phénomènes observés par des interactions entre objets.

Tout d’abord, il faut constater que ce qui permet au vide d’être agité c’est qu’il existe un niveau d’énergie inférieur à l’énergie zéro du monde matériel, ce qui permet des fluctuations, au dessus comme au dessous de zéro. Ces fluctuations sont momentanées. Ils obéissent en effet à l’inégalité d’Heisenberg qui permet à une fluctuation d’énergie d’apparaître à un niveau d’autant plus important que sa durée de vie est plus courte. Il s’agit donc de pointes d’énergies assimilables à des particules ou à du rayonnement mais éphémères. On les appelle particules ou photons « virtuels » même s’il est de plus en plus évident que, peu durables, ils n’en sont pas moins réels. Donc, il y a deux sortes d’ « objets » : un grain positif et un grain négatif. Entre les deux il ne peut y avoir plus d’un quanta (h/pi). Cela signifie que le produit, pour un grain, de l’énergie du grain et de sa durée de vie est exactement la quantité de Planck : h/2pi ou – h/2pi. On parle là de particules et d’antiparticules virtuelles. L’inégalité d’Heisenberg n’est donc pas un incertitude sur la réalité des choses ni un indéterminisme du réel. Elle est dû à la nature du vide, fondée sur des couples particule/antiparticule instables, se combinant sans cesse en unité (petits aimants) et se défaisant aussi sans cesse. Ces éphémères (terme qui s’oppose à durable et que je préfère à virtuel qui, lui, s’oppose à réel).obéissent aux mêmes lois exposées précédemment sur les couples de particules d’électricité opposées et à la constitution de dipôles. Par conséquent, on constate que le vide est parcouru de particules et d’anti-particules (de charge opposées aux particules) qui ont tendance à se coupler pour constituer d’éphémères aimants.

Le phénomène physique fondamental a donc lieu dans le vide quantique. Ce que l’on appelle « les fluctuations du vide », c’est l’apparition et la disparition de couples particule et antiparticule dites « virtuelles » parce qu’elles ont une durée de vide extrêmement courtes. Ce sont des cycles dans lesquels le couple de particule/antiparticule se transforme en énergie. L’ordre se transforme en désordre et le désordre en ordre. Ce phénomène se déroule en temps très court mais non nul. Ce qui se conserve dans ce cycle, c’est le produit énergie fois temps, une quantité que l’on appelle l’action. L’énergie produite est d’autant plus grande que le temps de son existence est court. Comment ce vide agité produit-il l’ordre de la matière ? Nous connaissons un monde où semblent exister des particules stables. Un électron, qui se déplace et interagit, este un électron. Par contre, la physique quantique a montré qu’il n’est pas possible de le décrire comme un objet localisé de l’espace-temps comme nous le faisons à notre échelle macroscopique. C’est l’étude du vide quantique (un désordre) qui donne la clef de la compréhension de la conservation des structures particulaires (électron, proton, etc…) : l’ordre matériel. Le phénomène à la base est du type cycle ordre-désordre. Lorsque le niveau d’énergie des couples matière/antimatière par unité de volume a baissé (expansion de l’univers), les interactions matière/antimatière ont permis que certaines particules subsistent un peu plus que le temps de Planck, seuil à partir duquel un ordre structurel a pu subsister. Il est fondé sur le phénomène suivant : une particule matérielle M se déplace dans le vide ; elle s’approche d’un couple particule P+ /antiparticule P- ; le couple P+ /:P- s’oriente par la répulsion des deux particules M et P+ (électricités de même signe) ; la particule M se couple avec P- et libère P+. Le couple M/P- se transforme en énergie. Bilan : la particule M s’est transformée dans la particule P-, exactement du même type. La nouvelle particule n’a pas eu le temps de s’éloigner beaucoup car la transformation se réalise dans un temps très court. Du coup, il y a saut mais il y a toujours une particule dans une zone limitée de petite taille. Apparemment, il n’y a rien de changé, mais en fait ce n’est pas la même particule. Il y a eu un saut, à la fois dans la position et dans l’identité de la particule. Nous verrons plus tard que cette image permet de décrire l’ensemble du phénomène quantique et notamment les sauts d’état et le fait que le phénomène est à la fois particule et onde, localisé et généralisé, corpuscule et nuage. Le nuage est en effet constitué des couples particules/antiparticules du vide (polarisation) qui sont orientés en cascade par l’électricité de la particule. Remarquons simplement à ce stade que l’on a ainsi de multiples cycles ordre-désordre. On le montrera également dans les interactions matière/lumière puisque la lumière se décompose en couples particule/antiparticule. L’absorption ou l’émission d’un photon sont similaires au phénomène (matière/vide) dont nous avons décrit précédemment les étapes. A chaque fois qu’un couple particule/antiparticule se transforme en énergie, un ordre se transforme en désordre, des objets localisés se transforment en agitation non-localisée et se propageant dans l’espace (c’est-à-dire se propageant aux autres couples éphémères particules/antiparticules).

La contradiction particule/antiparticule qui est à la base de l’édifice matière/vide/énergie est un contradiction dans laquelle les contraires ne s’éliminent jamais définitivement, dans laquelle les opposés se composent, s’interpénètrent, se produisent mutuellement. En somme, la contradiction fondamentale de la matière et du vide est dialectique .

La physique accorde donc un rôle fondamental au vide plutôt qu’à des particules élémentaires. Les éléments de base sont devenus ce que l’on appelle les particules, les antiparticules et les photons du vide, encore appelés corpuscules virtuels. Ils ont été appelés ainsi car ils ne sont pas perceptibles à notre échelle, étant trop fugitifs. A ce propos, le physicien quantique Jean-Marc Lévy-Leblond en affirmant dans « Aux contraires » : « Il est convenu dans le jargon professionnel courant d’y parler de quantons « virtuels » opposés, bien entendu, aux quantons réels. Nous allons être conduits à révoquer en doute cette opposition. » C’est à propos des éléments du vide et de ceux de la matière/lumière que Jean-Marc Lévy-Leblond parle de « dialectique du réel et du fictif ». Si la matière seule peut constituer l’espace-temps permettant aux particules virtuelles d’apparaître pour nous, la matière/lumière est produite par ces éléments virtuels. Le virtuel produit sans cesse du réel et le réel du virtuel suivant les mécanismes absorption/émission de photon et création/annihilation de matière dans le vide, qui sont les deux principaux mécanismes fondamentaux de la physique.

Comme l’écrivent Edgard Gunzig et Isabelle Stengers à propos de la physique quantique des interactions fondées sur l’habillage des particules par des particules « virtuelles » : « Une telle situation ferait peut-être les délices d’un philosophe dialecticien puisque l’interaction est définie à partir d’acteurs libres, alors même qu’elle est à la négation de cette liberté. » Toute apparente stabilité de l’équilibre global ou toute loi de conservation n’est rien d’autre qu’un voile posé sur des oppositions irrémédiables. Le couple particule/antiparticule est la négation du photon et le photon est lui-même la négation du couple particule/antiparticule. Il ne s’agit pas d’une négation logique puisque sans cesse le photon se décompose et se recompose en couple particule/antiparticule éphémère. L’apparente stabilité du photon n’est rien d’autre que le cycle matérialisation/dématérialisation du photon (dont le rythme fixe sa fréquence). Le corpuscule le plus « simple », celui de lumière n’est donc rien d’autre que la fameuse « négation de la négation ».

Le réel est une négation du virtuel et inversement. La matière est la négation du vide et inversement. La charge négative est la négation de la charge positive mais ensemble elles donnent une nouvelle entité, le photon capable de se décomposer à nouveau en contraires, particule et antiparticule. C’est ce processus qui permet à la particule de matière d’avoir une existence apparemment sans rupture à condition de ne pas chercher à la positionner avec précision. Comme on l’exposera plus tard, la particule apparaît être durable parce qu’elle migre de particules virtuelles en particules virtuelles au sein de son nuage de polarisation. La conservation de la matière est donc une négation de la négation comme le remarque Michel Cazenave dans « Le vide », ouvrage collectif dirigé par Edgard Gunzig et Isabelle Stengers : « Nous avons fait ressortir (...) ce caractère du vide en tant que conjonction des opposés. (...) Conjonction des opposés qui ne trouve son vrai sens que dans la mesure, néanmoins, où elle correspond au plus près à une dialectique des modes d’être. (...). C’est la négation du principe d’identité. (...) Proclus : ’’Je définis au sujet du mode des négations qu’elles ne sont pas privatives de ce sur quoi elles portent, mais productives de ce qui est’’ (...) et tout au terme de la course , c’est la négation de la négation elle-même. (...) Si l’on accepte de suivre cette pensée dialectique dans sa rigueur tout interne, on s’aperçoit en même temps comment tombent les objections qu’on oppose à ce modèle. (...) Ce que nous voulions montrer, c’est qu’il existe une logique de la pensée du vide »

Les contradictions du vide diélectrique produisent les contradictions des particules de matière et de lumière qui produisent elles-mêmes les contradictions de la matière à notre échelle (macroscopique) entre l’ordre et le désordre et qui ont produit le vivant et l’homme. C’est un cheminement fantastique qui se déroule sans cesse à la frontière fractale de l’ordre et du désordre et qui concerne non les individus mais les grands groupes d’interactions entre ces individus.

L’action est négation de la négation de la stabilité de structure. La négation de la particule virtuelle est l’antiparticule virtuelle (elles s’annulent mutuellement pour donner du rayonnement virtuel). La négation du couple particule/antiparticule virtuels est le photon lumineux (réel). La négation du couple photon et nuage engendré par le couple particule/antiparticule est la particule « réelle » qui l’absorbe. La négation de la particule réelle est l’antiparticule réelle… etc La négation n’est pas un opposé logique. C’est un processus dynamique par lequel le photon ou la particule sont détruits puis reconstruits, niés puis reconstitués par « négation de la négation » que sont l’apparition et la disparition du photon transformé en couple particule/antiparticule ou encore les cycles matérialisation/dématérialisation des particules par interaction avec ces couples virtuels du vide. Ces rétroactions permanentes et en cascade ont lieu et s’organisent spontanément en constituant des structures. Chaque niveau produit un niveau supérieur d’organisation.