130418

Bizarre bizarre... ^^

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180318

Geometric Man

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Après avoir été frappé à la tête et souffert d’une commotion cérébrale, Jason Padgett a commencé à voir des formules et des formes géométriques. Il est maintenant considéré comme un génie des mathématiques – une sorte de Rain Man moderne. 

L’histoire de Jason Padgett, 47 ans, a commencé il y a 15 ans. Ce soir là, comme à son habitude, il décida d’aller à son bar-karaoké dans sa ville natale de Tacoma, dans l’État de Washington. Il avait promis à ses amis de les ramener en fin de soirée, et fit donc bien attention à ne pas boire ce soir là. Alors qu’il sortait du bar, il reçut un coup à la tête qui le mit à genoux. Dans l’obscurité et avec l’esprit confus, il sentit qu’on cherchait son portefeuille et ses agresseurs ne le trouvant pas, les coups continuèrent à pleuvoir sur sa tête avant qu’ils ne s’enfuient rapidement.

Après plusieurs minutes, il a réussi à se relever et à atteindre sa voiture. Heureusement, l’hôpital était proche. Les tests révélèrent qu’il avait souffert d’une commotion cérébrale complexe. Les médecins lui donnèrent des antidouleurs et le renvoyèrent chez lui.

Padgett ne savait pas encore qu’il avait laissé cette nuit son ancienne identité à l’entrée du bar, et qu’en lieu et place se trouvait un tout nouveau Jason Padgett. " Quand je me suis réveillé le lendemain matin, le monde entier avait un aspect différent. Je pensais avoir des hallucinations avec tous les analgésiques qu’ils m’avaient donnés à l’hôpital. "

En ouvrant le robinet de sa salle de bain, il vit un faisceau de rayons lumineux colorés se déployer verticalement à partir du flux, dépassant le lavabo et lui semblant s’étendre sans fin dans toutes les directions. En regardant sa cour par la fenêtre, il vit les feuilles des arbres ressemblant à une collection de triangles infiniment petits reliés les uns aux autres de différentes façons. Cherchant à se débarrasser de ce qu’il pensait être des hallucinations, il est allé se faire une tasse de café. En versant du lait dans son café, il vit un cercle tourner à la surface de la boisson, tournant parfaitement dans des cercles de plus en plus petits les uns à l’intérieur des autres comme le motif d’un coquillage.

La maison et les objets en eux-mêmes sont devenus une variété de formes géométriques. Padgett était convaincu que quelque chose s’était mal passé dans son cerveau. Il avait aussi des symptômes physiques : une forte douleur et un tremblement incontrôlable dans tout le corps. Des examens complémentaires à l’hôpital ont mesuré qu’il n’avait pas de dommage au cerveau et que les symptômes finiraient par passer.

Mais aucun des symptômes n’est passé. Le monde entier a continué à ressembler à une variété de formes géométriques complexes qui l’ont graduellement de plus en plus attiré dans leur beauté et leur complexité sans fin. Padgett était très curieux de savoir ce qui était arrivé aux autres personnes ayant vécu la même blessure à la tête. Il a commencé à faire des recherches sur internet, jusqu’à ce que la semaine suivante, il se surprenne lui-même à passer ses journées et ses nuits à essayer de déchiffrer et de comprendre ces formes remarquables qu’il voyait au lieu du monde auquel il était habitué jusque là.

Je pense aujourd’hui avoir une bien meilleure compréhension de comment fonctionne la réalité. Et la réalité est maintenant bien plus riche, profonde et plus semblable à la science-fiction que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Imaginez que l’univers ou notre réalité est comme un grand écran TV. Vous regardez l’écran et voyez défiler des images de ce qui arrive dans notre réalité. Avant d’avoir eu une blessure au cerveau, les images que je voyais défilaient l’une après l’autre en séquence, sans espace entre elles, comme sortant d’un film à la TV. Après la blessure au cerveau cela était autre chose : imaginez les images venant les unes à la suite des autres, avec un espace entre elles, comme si la réalité était composée de séquences d’événements, tout semblant alors inégal et discontinu. Cela m’a étonné que notre cerveau reflète les images individuelles que nous avons et lisse alors la transition entre elles, de sorte que tout semble être en un mouvement continu. "

(...)

" Chaque image consiste en des pixels plus petits, sous la forme de triangles minuscules, comme lorsqu’une dysfonction se produit. Et ces pixels peuvent être plus petits et encore plus petits, si petits qu’ils semblent être une ligne droite, de sorte que cela semble stable. Et en chaque pixel se trouve l’image dans son ensemble, ce qui correspond au principe d’un univers holographique."

(...)

Nous savons qu’il existe un phénomène physique appelé l’effet Doppler. Selon ce phénomène, la fréquence de l’onde est affectée par les changements résultant du mouvement des objets, comme entre une voiture et une personne la regardant. L’exemple le plus simple est une personne se tenant sur le bord de la route et observant une voiture en déplacement. Lorsque la voiture approche, le bruit qu’elle fait (du moteur ou d’un sirène d’ambulance) sera plus élevé qu’en réalité et, lorsque qu’elle s’éloigne, il sera plus bas. Si nous imaginons qu’une file infinie de personnes à des distances différentes regardent la voiture, elles entendront toutes le bruit d’une fréquence différente. La question est alors de savoir quel bruit fait la voiture, et il n’ a pas de bonne réponse, toutes sont correctes. De la même façon, si tous regardent mon t-shirt, ils pourront le voir d’une couleur différente, bleu, rouge, jaune, vert. Cela dépend d’où ils vont et à quelle vitesse ils se déplacent par rapport à moi. Vous pouvez donc dire que ce que chacun de nous a expérimenté est seulement un morceau de la réalité. Ce que fait réellement la science-fiction est de décrire des réalités alternatives ou parallèles. Il y a des réalités sans fin, et chacune d’entre elles est vraie de manière égale." 

(...)

" Les humains tissent et se placent tous dans un univers géométrique », affirme Padgett. « Vous, moi, l’arbre, l’univers, tout se place ensemble et appartient à une certaine structure plus large. Dans le passé, j’avais le sentiment d’être séparé de l’univers et des autres personnes, mais je vois maintenant les choses différemment. Comme le noyau de la cellule fait partie de la cellule, et la cellule fait partie de mon corps, tout appartient à un système plus large. Au sens le plus littéral, nous sommes tous connectés les uns aux autres et ce que fait chacun de nous affecte le tout."

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081217

Petits jeux de la vie

 

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280716

Petit rappel

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280316

A la recherche du réel

Entretien avec Bernard d’Espagnat, physicien français
Par Jean Staune

Qu’est-ce qui vous a amené à la physique ?

Dès mon adolescence, j’ai été intéressé par les problèmes philosophiques. Je voulais comprendre le monde. Mais pour cela il ne suffisait pas d’étudier ce que les Anciens pouvait dire à son sujet. C’est pourquoi, ayant étudié à la fois les mathématiques et la philosophie, je me suis ensuite orienté vers la Physique. Après Polytechnique, je suis parti étudier avec Fermi à Chicago, puis avec Bohr à Copenhague, avant de devenir le premier physicien théoricien en poste au CERN à Genève, en 1954.

Votre vision du monde vous a-t-elle été donnée par vos recherches ?

Pas totalement. J’avais, comme tout le monde, une vision de départ. Mais j’étais soucieux de la mettre à l’épreuve des données objectives. Elle n’était pas mécaniciste mais si j’avais découvert que le mécanicisme était une bonne vision des choses, j’aurais totalement abandonné ma vision première. Car, en tant que scientifique, si l’évolution des connaissances dément mes conceptions, je suis prêt à les abandonner. Mais c’est le contraire qui s’est produit. Si, bien sûr, mes recherches ont fait évoluer la vision dont il s’agit, pour l’essentiel elles l’ont renforcée, en complétant la perception quelque peu intuitive des choses qui était la mienne à l’origine.

Vous êtes d’une génération qui a participé à une évolution importante dans cette direction...

Oui, à l’époque la pression en faveur du mécanicisme était plus forte qu’aujourd’hui, tout spécialement dans les milieux scientifiques ; plus exactement elle était moins contrebalancée qu’aujourd’hui par des pressions en sens inverse.

Parmi les découvertes qui ont contribué à renforcer cette vision non mécaniste du monde, qu’est-ce qui vous paraît le plus important ?

Je regardais récemment une émission de télévision nous présentant les atomes comme ayant un noyau avec des petites billes rouges et noires (les neutrons et les protons) et avec des électrons qui tournent autour. C’était très joli, très facile à comprendre... mais complètement faux ! C’est cela l’apport essentiel de la physique quantique : les constituants fondamentaux des objets ne sont plus des objets ; on assiste à une déchosification de la matière.

Ainsi la vision des fondements de la matière, actuellement répandue dans notre société, est fausse ?

Oui. Je m’insurge contre ce fait que, non seulement des vulgarisateurs, mais aussi des collègues, propagent des idées qu’ils savent fausses. On reprochait aux prêtres du Moyen Age de propager l’obscurantisme en affirmant que l’enfer est en bas et le ciel en haut. Mais ce que disent ces gens est à peu près aussi faux. Ainsi une certaine vulgarisation propage de nos jours une sorte « d’obscurantisme scientifique ». Parfois ils me disent « Tu comprends, c’est une première approximation. » Mais c’est comme dire aux gens que le Soleil est plus petit que la Terre et qu’il tourne autour d’elle et que cela constitue une bonne approximation de l’astronomie moderne.

En ce qui vous concerne, vous postulez donc un « réalisme non-physique » ?

Ah non ! Ce n’est pas un postulat, c’est une démonstration ! Ou enfin, presque. Pour être tout à fait exact, il y a bien un postulat à l’origine de ma démarche : c’est qu’il existe une réalité indépendante de nous et que cela a un sens de parler d’une telle réalité. J’ai des arguments en faveur d’une telle idée, mais on ne peut véritablement la démontrer ; certains soutiennent, à l’inverse, le « solipsisme collectif « (seuls nos esprits existent). C’est pourquoi je dis qu’il y a là un postulat.

Par contre, le reste s’inspire, on pourrait même presque dire découle des principes de la physique quantique. Les énoncés de la physique classique sont à « objectivité forte ». Une proposition comme « deux corps s’attirent en fonction de leur masse et du carré de leur distance » est objective au sens fort, elle ne dépend pas de nous. En physique quantique les énoncés sont de la forme « on » a fait ceci et « on » a observé cela. Ainsi le « on », l’observateur humain, fait partie de l’énoncé. Il s’agit d’un énoncé à objectivité faible. Or malgré certaines tentatives, il semble impossible d’éviter de tels énoncés quand on veut décrire les fondements de la matière. Voilà pourquoi on n’a pas accès au réel en soi, lorsqu’on effectue une démarche scientifique, mais au réel empirique, voilà pourquoi le réel véritable est au-delà de la physique, au-delà des perceptions que nous pouvons avoir, au-delà des mesures que nous pouvons faire avec les instruments les plus perfectionnés existant ou pouvant être réalisés dans le futur.

Les électrons, neutrons, protons ne sont pas des petites billes. Mais alors comment peut-on se représenter un atome ?

Il faut savoir se passer de représentation ! Mais, rassurez-vous, des allégories peuvent nous y aider. Par exemple celle de l’arc-en-ciel.

L’arc-en-ciel ?

Oui, imaginez toute l’humanité rassemblée sur une petite île au milieu d’un fleuve. S’ils voient un arc-en-ciel, les hommes seront alors persuadés qu’il est aussi réel que l’Arc de Triomphe, qu’il prend appui sur le sol. Mais s’ils peuvent sortir de l’île, ils verront que, quand ils se déplacent, l’arc-en-ciel se déplace aussi ! Ainsi l’arc-en-ciel existe de façon indépendante de nous (il est lié à l’existence de la lumière et des gouttes d’eau), mais certaines de ses propriétés (sa position, par exemple) dépendent de nous ! Il en est de même pour l’atome : ce n’est pas un rêve, une illusion, mais à lui tout seul ce n’est pas un objet, car une partie de ses propriétés dépendent de nous, les observateurs humains ! Ce n’est donc pas un objet « en soi ».

Un autre aspect important de la physique, c’est la non-séparabilité...

Oui ! bien sûr. C’est très important car c’est la première fois que l’on peut montrer scientifiquement que la proposition « Le tout est plus que la somme des parties » n’est pas un voeu pieux. Dans le langage courant, on pourrait dire que, dans les expériences qui ont montré la validité de cette notion de non-séparabilité, deux particules restent reliées par un lien étrange qui ne dépend ni de l’espace ni du temps. Comme le formalisme quantique l’avait prévu, toute action exercée sur l’une se répercute instantanément sur l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Et cela, même s’il est vrai que cette non-séparabilité n’est pas exploitable pour l’action.

Peut-on dire que la non-séparabilité soit une caractéristique du réel véritable ?

Il faut être prudent. Lorsque l’on dit que le réel véritable n’est pas accessible à la physique, on ne peut pas dire que par des expériences de physique on a prouvé quelque chose concernant ce réel ! On peut faire une démonstration en « creux ». On peut dire que toute tentative de décrire le réel en soi comme quelque chose de séparable est vouée à l’échec !

Vous ne pouvez pas nous en dire plus sur la non-séparabilité ?

J’ai dit ce que j’avais le droit de dire. Maintenant, les développements de la physique moderne nous ouvrent beaucoup de portes... Mais le fait qu’une chose soit possible ne signifie pas qu’elle soit vraie. Néanmoins, on peut faire des conjectures...

Peut-on résumer cela en disant que les connaissances scientifiques que vous avez acquises vont dans le sens de certaines appréhensions intuitives de la réalité ultime que vous avez ressenties mais qu’il est impossible de transmettre par des mots ?

Oui, c’est cela. J’ajouterai que je crois que beaucoup de gens, la majorité des gens, sont comme moi, ou pourraient être comme moi. Mais c’est une chose sur laquelle on fait le silence, un silence total. Les gens n’osent même pas réaliser qu’ils ont ce genre de possibilité en eux, parce que ce n’est pas conforme à ce qu’on nous dit de penser, à ce qu’on voit à la télévision, ce n’est pas à la mode ! Il y a, je crois, dans la plupart des hommes et des femmes cette espèce de ressource-là, qui est tue, cachée. Peut-être cela aiderait-il un certain nombre d’entre eux à exister plus pleinement s’ils la découvraient en eux-mêmes. C’est pour cela que je me sens en désaccord avec la civilisation actuelle, parce qu’il y a eu une époque où ce genre de choses était moins rejeté dans les ténèbres extérieures que ce ne l’est maintenant.

Quels arguments avez-vous pour affirmer que cette dimension qu’il y a dans l’homme n’est pas illusoire, mais répond bien à un « appel de l’Etre » ?

Là aussi j’ai des arguments indirects. Des arguments contre la vision opposée, celle qui consiste à dire : « ce n’est pas sérieux de parler d’appel de l’Etre à l’homme, parce que nous savons bien que l’éducation, l’affectivité, la psychanalyse, peuvent expliquer cela : que pourrait-il y avoir d’autre à l’origine de cela, que notre cerveau, qui n’est qu’une machine composée d’atomes, d’électrons et de quarks ? ». Mais une telle vision suppose l’existence en soi, indépendante de nos aptitudes sensorielles et conceptuelles, de justement ces atomes, électrons et quarks... Or nous savons que cette conception-là, n’est pas compatible avec la vision que la physique quantique nous donne de la matière.

Pensez-vous que la diffusion d’une telle vision puisse être positive pour la société ?

Sans aller jusqu’aux valeurs, je crois que cela peut nous donner une échelle d’importance pour nos actes. Nous avons tous besoin d’exister. Alors il est évident que pour ceux dont les besoins vitaux ne sont pas satisfaits, nos considérations ne seront pas d’un grand secours. Mais comment existe-t-on dans notre société occidentale où ces besoins sont remplis pour la très grande majorité de la population ? En acquérant du pouvoir, de l’argent, ou les deux. Ainsi les actes de bien de nos concitoyens sont dirigés dans ce seul but. Ils se lancent dans l’action pure, l’action pour l’action.

Je pense ainsi que quand nous avons compris ce que nous venons de dire, il en découle qu’il y a d’autres façons d’exister, et donc on peut orienter sa vie autrement. Bien que je ne me sente pas une âme de cénobite, je crois qu’il faut prendre en compte la manière d’exister que nous enseignent les moines (et pas seulement les moines chrétiens), car elle se situe aux antipodes des tendances actuelles. Notre société serait un petit peu meilleure si une grande partie des gens avaient un peu de moine en eux.

On pourrait vous objecter qu’il y avait déjà des civilisations qui avaient une vision non matérialiste, et qui pourtant n’ont pas été très charitables.

Bien sûr, mais c’est parce qu’il leur manquait quelque chose de fondamental : le sens critique. C’est pour cela que les gens s’entretuaient pour des détails. J’ai ici un texte de Grégoire de Tours qui décrit des batailles sanglantes entre gens qui n’étaient pas d’accord... sur la date de Pâques ! Les conflits entre religions sont dûs à l’absence de sens critique ! Et ils sont d’autant plus absurdes, qu’il y a dans toutes les religions des théologiens pour dire que Dieu est indicible, donc indescriptible... et que ces gens se tuent parce que chacun veut décrire Dieu à sa manière !!

Or la Science donne le sens critique. C’est pourquoi il faut que chacun, à défaut de faire de la Science, ait une bonne connaissance des fondements de la méthode scientifique. Dans la situation quelque peu morose qui est la nôtre, il y a là un véritable espoir : voir surgir une société qui aurait à la fois une aspiration à une intimité avec l’Etre et un sens critique largement développé. Une telle société représenterait un réel progrès par rapport aux situations antérieures.

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260216

5 choses qui font de vous une chimère

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160415

L'effet phi

L'effet phi est la sensation visuelle de mouvement provoquée par l'apparition d'images perçues successives, susceptibles d'être raccordées par un déplacement ou une transformation. Le cerveau comble l'absence de transition avec celle qui lui semble la plus vraisemblable. C'est donc le résultat du traitement effectué par le système visuel. Cet effet est différent de la persistance rétinienne qui est un effet au niveau de la rétine.

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C'est sur ce principe que fonctionnent de nombreux néons et autres guirlandes : en allumant successivement les ampoules composant l'ensemble, on donne l'impression qu'un point se déplace.

Le cas le plus simple est le suivant. On affiche successivement deux taches lumineuses à deux endroits différents. Le sujet a alors l'impression que la première tache a bougé pour aller où apparait la deuxième. On a donc une illusion de translation. Si on fait varier la taille entre les deux taches, on aura l'illusion qu'une seule tache change de taille.

De manière plus élaborée, la télévision et le cinéma nous donnent l'illusion que les personnages et les scènes sont en mouvement, alors que les images se succèdent à 24 images par seconde pour le cinéma et 25, 30, ou 50 images par seconde (voire plus, selon le système) pour la télévision.

Pour éviter un papillotement de l'image, chaque image différente est présentée en deux fois si nécessaire pour dépasser le taux de 40 images par seconde, ce qui double le taux de rafraîchissement. Ainsi l'œil perçoit moins les noirs entre les images.

Lorsqu'on perçoit une scène, les images sont reçues par les yeux, transmises au corps genouillé latéral qui effectue un premier traitement, pour enfin arriver au cortex visuel en ce qui concerne la vision consciente. Les différentes aires effectuent différents traitements : analyse de l'orientation, des formes, du relief et, bien sûr, du mouvement. Il semble que ce soit essentiellement l'aire V5 (ou MT) et l'aire MST qui assurent l'analyse des mouvements simples. Ces aires ne seraient en fait pas seulement sensibles aux mouvements continus, mais aussi aux mouvements saccadés, qui y ressemblent beaucoup.

L'impression que nous ressentons en voyant la succession d'images est le résultat d'une analyse en différentes possibilités, essentiellement objets immobiles, objets mobiles et transformations continues. L'apparition ou disparition brusque d'objets ne fait pas partie des modalités, peut-être simplement parce que la téléportation ne fait pas partie de l'environnement naturel dans lequel a évolué l'espèce humaine. Cette possibilité est donc ignorée par l'analyse visuelle. De manière plus générale, notre perception est une construction mentale qui reflète plus ou moins fidèlement la réalité.

(wikipedia)

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281214

Tout est dans Pi !

 

PI

Certains nombres sont beaucoup plus riches que d’autres. Quand on regarde l’écriture des nombres sous forme décimale, certains n’ont qu’un nombre fini de chiffres après la virgule, par exemple :

11/8 = 1.375

alors que d’autres peuvent en avoir un nombre infini, par exemple :

22/7 = 3.142857142857142857142857142857142857…

Si vous êtes observateurs, vous aurez remarqué que dans le cas ci-dessus, les décimales sont toujours les mêmes : le motif 142857 se répète à l’infini. Et ça n’est pas une exception puisqu’en fait tout nombre rationnel (c’est-à-dire tout nombre qui s’écrit comme une fraction) possède un développement décimal périodique.

Les nombres univers
Pour obtenir des développements décimaux non-périodiques (et moins monotones donc !), il faut aller chercher du côté des nombres irrationnels par exemple :

Racine(2) = 1,414213562373095048801688724209698078569671875376948073176679737…

Ce qui est quand même beaucoup plus riche. Mais parmi ces nombres ayant un développement décimal infini, certains ont une propriété supplémentaire bien particulière : on peut trouver dans leur développement décimal n’importe quelle suite finie de chiffres. On les appelle les nombres univers.

Par exemple on soupçonne fortement Pi d’être un nombre univers (bien qu’il n’en existe pas de preuve à ce jour). Cela signifie que si je prends une suite finie de chiffres au hasard, disons « 5791459 », alors quelque part dans les décimales de Pi, on peut trouver cette suite (d’ailleurs je peux vous dire qu’elle se trouve à la position n° 28176122). Puisque toute suite finie doit se trouver dans les décimales de Pi, on peut s’amuser à y chercher sa date de naissance, ou son numéro de sécurité sociale, etc.

Des chiffres et des lettres
Là où le concept de nombre univers devient perturbant, c’est quand on commence à le transposer aux lettres. Par exemple si vous prenez votre nom, que vous le transformez en une suite de chiffres en utilisant le code A=01, B=02, …, Z=26, eh bien votre nom se trouve aussi quelque part dans Pi. Et si je traduis « Cogito ergo sum » avec ce même code, j’obtiens la suite :

031507092015000518071500192113

qui doit s’y trouver aussi. Finalement Descartes n’a rien inventé.

Et on peut aller encore plus loin : prenez l’intégralité du Seigneur des Anneaux de Tolkien, traduisez-le en chiffres, et vous obtenez une suite énorme mais finie, qui se trouve aussi quelque part dans les décimales de Pi. Et ça marche aussi avec :

"Soins et beauté par l’argile et les plantes" de Rika Zarai,
La Bible,
" Imagine" de John Lennon,
Le brevet du téléphone de Graham Bell (ci-contre),
"Germinal" de Zola
"Germinal", dans une version où le personnage principal s’appellerait Tintin,
"Germinal" dans une version où le personnage principal s’appellerait Milou,
et toute oeuvre passée, présente ou fictive…
Cela rend un peu étrange la notion de propriété intellectuelle, comme si les auteurs n’étaient que des découvreurs ou des déchiffreurs…

Des photos et des films
On peut aller encore un peu plus loin puisqu’à l’heure de l’informatique et du numérique, tout n’est plus que chiffres : une photo en 20 millions de pixels des Tournesols de Van Gogh, le DVD de Fight Club en version longue, le code source de Facebook, et même une vidéo de moi en train de courir le 100 mètres en 9’37 : toutes ces choses peuvent in fine se réduire à une suite finie que l’on peut trouver dans Pi et tous les autres nombres univers, et on sait qu’il en existe beaucoup (une infinité non-dénombrable).

Mais bon, je ne sais pas pourquoi je m’acharne à réfléchir pour écrire ce billet, vu qu’il est déjà dans Pi…

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211214

Ordre implicite et holomouvement

Sur les rapports entre l'esprit et la matière, la plupart des physiciens ne se prononcent pas et se contentent de constater la validité de la physique quantique. Un courant à part, en particulier représenté par David Bohm, suppose la présence d'une réalité plus profonde et inconnaissable dont la matière et l'esprit ne seraient que deux manifestations complémentaires. Ses théories sont compatibles avec le principe de non séparabilité, c'est-à-dire que des particules non contiguës dans l'ordre explicite le sont dans l'ordre implicite.
David Bohm considère que l'esprit et la matière sont interdépendants et reliés, mais non pas causalement connectés. Ils sont mutuellement des projections enveloppantes d'une réalité élevées qui n'est ni la matière ni la conscience.
L'ordre implicite (ou implié) est au-delà de l'espace-temps. C’est un vide plein de toutes les potentialités.
L’ordre explicite, manifeste, déployé, est l’univers tel qu'il nous apparaît, articulé autour de l'espace-temps, mais créant une réalité qui nous semble séparée et indépendante. Ainsi, selon David Bohm, « nous nous accrochons dans une large mesure au monde manifeste considéré comme la réalité fondamentale où l'important consiste à disposer d'unités séparées, relativement tout au moins, mais en interaction. Dans la réalité non manifeste tout s'interpénètre, tout est interrelié ». L'espace-temps de l'ordre explicite se développe à partir de l'ordre implicite.
Tout comme la lumière et les ondes radio ont leur fondement dans un ordre commun, la conscience et la matière sont réunis au-delà de leur ordre implicite respectif, dans l'ordre super implicite. Cet ordre super-implicite est un univers auto-organisé dans lequel la conscience et la matière sont indissociables. L’ordre super-implicite est le fondement du monde dont il assure la cohérence.
Les objets en mouvement, reliés par des champs, apparaissent dans l'ordre explicite, dans un référentiel espace temps, mais ce qui nous apparaît est sous tendu par un ordre implicite voilé. Puisque nous sommes immergés dans l’espace-temps, nous ne pouvons dévoiler le réel. Le réel nous est voilé, il est connaissable seulement en certaines de ses structures, et on ne peut que partiellement l’appréhender.
Le réel voilé se situe au-delà des phénomènes. Le réel en soi, ou l'ordre implicite, est différent de notre monde quotidien. Le concept de la vitesse n'a plus de sens. C'est un espace multidimentionnel où le temps ne s'écoule plus : il y a instantanéité de tous les événements, il n'y a ni passé, ni présent, ni futur. Il n'y a plus de causalité mais information pure et synchronicité. Ce réel voilé se projette dans notre univers que nous expérimentons quotidiennement et notre cortex construirait une apparence structurée sur l'espace-temps et le principe de causalité. Cependant, parfois, notre cerveau droit serait le canal récepteur de l’intuition de l’unité de notre univers par le biais par exemple des expériences de synchronicité qui représentent un temps acausal où il n'y a  ni passé ni futur.
Dans l'ordre implicite, tous les événements sont repliés dans une totalité dont on ne peut rien dire et qui sous-tend l'ordre explicite. Selon David Bohm, cette  totalité inconnaissable (comme le savoir absolu de Jung, ou le Réel de Lacan) en perpétuel mouvement se manifeste à la manière d'un hologramme : c’est ce qu’il définit par Holomouvement. Il y a continuellement un processus de projection et d'introjection entre l'ordre implicite et l'ordre explicite. Les particules sont continuellement en déploiement dans l'ordre explicite ou en involution dans l'ordre implicite.

Pour en savoir plus : clic

 

cristal_flower_by_hmn-d4esnof

 

(...)

Il ne faudrait pas pour autant s'imaginer que l'univers est une masse indifférenciée : on peut faire partie d'un tout indivis et garder ce que l'on a d'unique. Pour illustrer son propos, il nous invite à réfléchir sur les petits tourbillons qui se forment à la surface d'un cours d'eau. Si la première impression qu'ils nous donnent est celle d'objets séparés, avec leurs caractéristiques individuelles, dimensions, direction et vitesse de rotation, etc., un examen plus attentif ne manque pas de nous, mettre devant l'impossibilité d'établir une frontière nette entre tourbillon et rivière. Bohm ne suggère donc pas que les différences entre les « choses » soient dénuées de sens, il veut seulement que nous soyons conscients en permanence du principe suivant : distinguer des « choses » dans les divers aspects" de l'holomouvement n'est jamais qu'une abstraction, une technique utilisée par notre mode de pensée pour faire ressortir ces aspects dans nos perceptions. Au terme de « choses » pour décrire les divers aspects de la manifestation, il préfère en conséquence substituer celui de « subtotalités relativement indépendantes » .

De fait, Bohm estime que notre tendance presque universelle à fragmenter le monde, à ne pas tenir compte de l'interconnexion dynamique globale qui le nourrit, est à l'origine de la plupart de nos problèmes, de ceux qui se posent dans les sciences et, plus grave encore, dans notre vie de tous les jours et dans notre univers social.

Si nous avons vu Bohm rejeter que les particules puissent n'exister que lorsqu'on les observe, il n'a rien contre la tentative de réconcilier psychisme et sciences physiques. Mais il dit, une fois de plus, qu'il y a là aussi fragmentation de la réalité en posant qu'une chose, la conscience, interagit avec une autre chose, la particule subatomique.

En fait, Bohm estime que la conscience est une forme plus subtile de matière et que toute relation entre les deux modes ne se situe pas sur notre plan du réel mais dans les profondeurs de l'ordre implié. La conscience est présente à divers degrés d'enveloppement et développement dans toute matière, et c'est peut-être pourquoi les plasmas ont tant de traits communs avec le vivant. Comme il le souligne : « L'aptitude structurelle à être actif est la caractéristique essentielle de l'esprit, or, sous ce rapport, nous avons déjà quelque chose qui lui ressemble avec l'électron ».

De même, il ne voit pas plus de sens à opposer le vivant au non-vivant. Les deux règnes s'interpénètrent ; leurs frontières sont imprécises. La vie est partout dans les replis de l'univers, attendant de s'épanouir. Même une pierre est pour ainsi dire vivante, selon Bohm, vie et intelligence ne se rencontrant pas seulement au détour de toute matière mais aussi dans « énergie », « espace », « temps », « texture de l'univers », et autres catégories qu'il nous plait d'abstraire de l'holomouvement pour y voir à tort des réalités distinctes.

L'idée que la conscience et la vie (toute chose en fait) sont des globalités réparties dans la globalité du réel s'assortit d'un corollaire non moins vertigineux. De même chaque fragment de l'hologramme contient l'image dans sa totalité, l'univers est tout entier dans chacun de ses plis. Saurions-nous comment l'atteindre que la nébuleuse d'Andromède s'ouvrirait à nous sous notre ongle. Et nous pourrions assister à la première rencontre entre César et Cléopâtre puisque l'ensemble du passé comme l'ensemble de l'avenir sont l'un et l'autre impliés en chaque point de l'espace et du temps. Chaque cellule de notre organisme englobe le macrocosme.

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261014

Le monde est un ordinateur quantique

 

Notre Univers peut-il être représenté comme un très gros ordinateur parallèle ? Sans doute, à condition que cet ordinateur obéisse aux lois de la physique quantique.

Mettez-vous un instant à notre place. Vous vous trouvez avec des amis d'amis dans un bon restaurant lyonnais. L'une des convives vous demande gentiment ce que vous faites dans la vie. Vous essayez d'éluder en répondant évasivement : « En ce moment, je fais de la physique théorique. »

Pourtant, vous n'êtes pas peu fier d'appartenir à la première génération de scientifiques ayant fait leur thèse en information quantique, champ de recherche qui mêle informatique, physique et mathématiques. Aussi, quand elle vous demande des précisions, vous n'hésitez plus, vous développez la thématique des « modèles de calcul quantique et de leurs conséquences pour la physique théorique ». Dans son regard, l'incompréhension est perceptible.

Pourtant un certain nombre de physiciens mondialement reconnus, dont Seth Lloyd, du Massachusetts Institute of Technology, aux États-Unis, et Lee Smolin, de l'institut Perimeter, au Canada, se sont récemment emparés du sujet. Ils soutiennent l'idée que la recherche en physique théorique devrait se concentrer sur la notion d'« information » et non sur celle de « matière ». Selon eux, il faut aller au-delà d'une vision du monde dans laquelle des particules se propagent et interagissent, et mettre l'accent sur des concepts comme l'entropie (une fonction de mesure de l'information) et les échanges d'information entre les systèmes.

L'idée n'est pas si nouvelle. L'entropie est une quantité fondamentale de la thermodynamique. Et les concepts d'observateurs (ceux qui reçoivent l'information) et de mesures (les procédés par lesquels on obtient cette information) ont une place centrale respectivement dans la théorie de la relativité et en mécanique quantique. De plus, la physique de l'information a déjà permis des avancées significatives dans la compréhension de phénomènes quantiques fondamentaux. Elle a, par exemple, permis de mieux comprendre l'intrication, corrélation étonnante qui relie parfois les particules quantiques, y compris à très grande distance.

Motifs d'information

La physique de l'information a aussi permis de construire la théorie de la décohérence quantique, qui explique pourquoi le principe de superposition, fondement de la mécanique quantique, n'est pas observable à grande échelle. En 1935, Erwin Schrödinger avait illustré ce principe de superposition à l'aide d'un exemple resté célèbre : il avait imaginé un chat enfermé dans une boîte avec de la matière faiblement radioactive et un dispositif programmé pour tuer l'animal dès qu'il détecte la désintégration d'un atome radioactif. Tant que l'on n'observe pas le contenu de la boîte, expliquait Schrödinger, le chat est à la fois mort, dans une certaine proportion, et vivant, dans une certaine autre proportion. La théorie de la décohérence explique pourquoi on observe ce type de comportement à l'échelle des particules, mais jamais à l'échelle d'un chat.

La physique théorique est donc déjà très largement « informationnelle ». Nous défendons le fait que, dans le futur, elle sera aussi « computationnelle ». Afin de comprendre ce que cela signifie, revenons aux années 1970. Aux États-Unis, des scientifiques, tels Edward Fredkin, de l'université Carnegie Mellon, et Tommaso Toffoli, de l'université de Boston, ont proposé de concevoir l'Univers comme un ordinateur parallèle géant. Dans cette vision, les particules sont considérées comme des motifs d'information, qui se meuvent dans une vaste grille de microprocesseurs, et non comme des entités matérielles entrant en collision et se désagrégeant. Par exemple, quand nous regardons un match de tennis à la télévision : la balle peut être considérée comme un assemblage de pixels qui se déplacent sur l'écran, plutôt que comme une balle de caoutchouc rebondissant sur de la terre battue.

Automate cellulaire

De ces réflexions Robin Gandy, mathématicien et logicien britannique, a tiré une idée en 1980 : l'Univers peut être simulé à l'aide d'un ordinateur classique à la mémoire illimitée. En guise d'introduction, il nota que les physiciens s'accordent sur un certain nombre de principes. Le premier d'entre eux stipule que les lois de la physique sont homogènes : elles restent les mêmes en tout temps et en tout lieu.

Selon le deuxième principe, les lois de la physique sont causales : l'information ne peut se propager à une vitesse supérieure à c, la vitesse de la lumière. Cela signifie que l'état d'un système à l'instant t + Δt est déterminé par l'état de ses voisins à l'instant t sur un rayon cΔt - les autres systèmes sont trop éloignés pour pouvoir l'influencer. Enfin, il invoqua un troisième principe plus discutable : un volume d'espace fini ne peut contenir qu'une quantité finie d'information.

De ces trois principes on déduit que, si l'on se place dans un cadre de référence où l'espace se décompose en cubes, chaque cube est décrit dans sa totalité par l'information, finie, qu'il contient. De plus, l'état de chaque cube à l'instant t + 1 est fonction de l'état des cubes voisins à l'instant t. En d'autres termes, on obtient l'état d'un cube en appliquant ce que les informaticiens appellent une « règle locale ». Dernière conséquence, cette règle locale est la même partout, et en tout temps. Il découle de ces trois principes que l'état de l'Univers à l'instant t + 1 peut être calculé à partir de son état à l'instant t, en appliquant une même règle locale partout à la fois dans l'espace.

En procédant de la sorte, le théorème de Gandy réduit l'Univers à une sorte d'ordinateur parallèle, autrement appelé « automate cellulaire ». Nombre d'entre nous ont déjà joué avec un automate cellulaire : le « jeu de la vie », de John Conway. Malgré l'apparente simplicité de ce « jeu de la vie », il a été démontré qu'il permet de calculer n'importe quel algorithme classique - comme le font les portes logiques et les fils d'un ordinateur conventionnel.

Le théorème de Gandy présente toutefois un problème : il est incompatible avec la théorie quantique. Comme nous l'avons vu avec le chat de Schrödinger, celle-ci stipule que même un système à deux états, tant qu'il n'est pas observé, peut se trouver dans une infinité d'états superposés possibles. Dans ce cadre, le principe de densité d'information finie de Gandy s'écroule.

C'est l'invention de l'informatique quantique par le physicien américain - et Prix Nobel - Richard Feynman, au début des années 1980, qui ouvre la voie de la solution. Frustré de voir des ordinateurs classiques prendre des semaines pour simuler des expériences de physique quantique qui pourtant se produisent en un clin d'oeil, il eut l'intuition que ces simulations seraient mieux réalisées par un ordinateur qui exploiterait lui aussi les phénomènes quantiques au service de sa puissance de calcul. Cette idée a relancé le projet de la physique numérique.

Comme leurs homologues classiques, les ordinateurs quantiques s'organisent en réseaux de fils transportant de l'information. Sauf que les informations qu'ils transportent ne sont plus des bits, dont les états seraient 0 ou 1, mais des qubits, dont les états sont des superpositions de 0 et de 1.

Pour traiter l'information, un ordinateur quantique, comme un ordinateur conventionnel, applique des portes logiques. Par exemple, la porte quantique dite de « Hadamard » permet de faire passer un qubit de l'état 0 à la superposition d'états équirépartis entre 0 et 1. Outre la porte de « Hadamard », un ordinateur quantique a besoin d'une porte quantique agissant sur deux qubits à la fois. Il s'agit de la porte «π/8 », qui provoque un changement de phase si les deux qubits sont dans l'état 1, et les laisse inchangés dès que l'un des deux est 0. Ces deux portes prises ensemble sont universelles : en les combinant on peut calculer n'importe quel algorithme quantique.

Portes quantiques

Il existe bien des façons de mettre en oeuvre ce type de système. Par exemple, on peut utiliser une particule pouvant avoir deux états à la fois : excité et non excité. Au cours de la dernière décennie, les expérimentateurs de nombreux groupes à travers le monde ont fait fonctionner avec succès des fils quantiques et des portes à un qubit telle la porte de « Hadamard ». La difficulté actuelle est de faire fonctionner avec précision des portes à deux qubits et des fils quantiques en grande quantité.

Quoi qu'il advienne sur le plan expérimental, cela ne nous empêche nullement d'avancer sur le plan théorique. En collaboration avec Gilles Dowek, d'Inria, et en se fondant sur des recherches précédentes menées avec Vincent Nesme, de l'université de Grenoble, et Reinhard Werner, de l'université de Hanovre, nous avons ainsi développé une version des hypothèses de Gandy qui tient compte de la mécanique quantique. Principalement, cela signifie que nous avons remplacé le principe de densité finie de Gandy par l'hypothèse qu'un volume d'espace fini ne peut contenir qu'un nombre fini de qubits. Cela nous a conduits à une version quantique du théorème de Gandy, qui suggère une autre vision de l'Univers : celui-ci se comporterait comme la version quantique d'un automate cellulaire.

Dans ce type d'automate, l'évolution temporelle de t à t + 1 s'obtient en appliquant, de manière répétée à travers l'espace, une porte logique quantique sur des groupes de cellules voisines. Cependant, les automates cellulaires quantiques possèdent aussi toutes les spécificités inhérentes à la mécanique quantique. Les cellules peuvent se trouver dans des superpositions d'états. Au fil du temps, elles peuvent aussi s'intriquer avec d'autres cellules, éventuellement très éloignées.

Un exemple d'automate cellulaire quantique tridimensionnel est le modèle du « jeu de la vie quantique » que nous avons proposé. Dans celui-ci, chaque cellule peut être « vide », « pleine » ou dans la superposition des deux états. L'évolution de la grille est obtenue en appliquant une porte quantique sur des cubes de deux cellules de côté. Cette porte quantique que nous avons définie constitue la « règle du jeu ».

Évidemment, il y a un gouffre entre la construction d'un modèle théorique d'automate cellulaire quantique et son utilisation pour la compréhension de phénomènes réels. Mais si les versions mises à jour des hypothèses de Gandy sont vraies, alors nous pouvons en théorie décrire l'Univers comme un gigantesque automate cellulaire quantique. Dans cette vision, faire de la physique consiste donc à déduire le « programme » du vaste ordinateur quantique parallèle dans lequel nous vivons.

Règles universelles

L'approche conventionnelle pour trouver la règle du jeu n'est pas d'utiliser la théorie des automates cellulaires quantiques, ou tout autre modèle du genre, mais de sonder ces règles du jeu via des expériences de physique de plus en plus précises, du même genre que celles réalisées au Grand collisionneur de hadrons du CERN, à Genève. Cependant, nous croyons qu'il existe une autre méthode, complémentaire, pour identifier ces règles, et qui serait purement déductive. Premièrement, nous éliminons les règles trop simples, puisque nous vivons dans un univers complexe. Deuxièmement, nous pouvons remarquer que, dès lors qu'une règle est suffisamment complexe, elle devient capable de simuler toutes les autres règles, même les plus compliquées. Cette propriété s'appelle l'« universalité intrinsèque ».

Troisièmement, remarquons que, parmi les règles intrinsèquement universelles, il en est d'horriblement compliquées, et d'autres plus simples. Donc, si nous trouvons la règle intrinsèquement universelle la plus naturelle, nous pourrons l'utiliser pour trouver la manière la plus naturelle de simuler des phénomènes physiques.

Le « jeu de la vie quantique » que nous avons décrit est un automate cellulaire quantique intrinsèquement universel minimal. Reste à savoir si les phénomènes de la physique quantique peuvent y être encodés via les concepts que nous avons évoqués. De nombreux obstacles sont encore à franchir pour cela.

Problème de propagation

L'un des problèmes les plus criants provient du fait que les modèles d'automates cellulaires quantiques ne sont pas isotropes : dès que l'on considère une grille carrée, les signaux se propagent en général plus rapidement dans les quatre directions cardinales qu'en diagonale. De façon générale, les modèles qui dépendent fondamentalement de l'utilisation de la grille comme cadre de référence peuvent difficilement simuler la propagation par ondes, même s'il leur est souvent possible de les reproduire de façon approchée.

Un autre problème réside dans le fait que la physique numérique quantique n'intègre pas la relativité générale. Tout comme la physique numérique classique ne tenait pas compte, à son époque, des caractéristiques premières de la mécanique quantique. Aussitôt née, elle devra donc être modifiée.

Concernant ce dernier problème, certains spécialistes de la gravité quantique, parmi lesquels Fotini Markopoulou et Lee Smolin, de l'institut Perimeter, ont déjà fait une première proposition. Nous avons donc bon espoir qu'une nouvelle physique numérique quantique, et relativiste, émerge dans la prochaine décennie. Dans ces nouvelles théories, les concepts d'automates cellulaires quantiques et d'universalité intrinsèque auront vraisemblablement un rôle simplificateur important, à défaut de nous permettre de briller auprès des convives des restaurants lyonnais.

Ce texte est la traduction d'un article publié dans le numéro de juin 2012 du magazine Physics World.

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