Un pont de nulle part: est-il possible de tirer quelque chose de rien?

"La question de l'être est la plus sombre de toute philosophie." William James a donc conclu en réfléchissant à la plus simple des énigmes: comment quelque chose venait-il de rien? Cette question est énervante, décida James, car elle nécessite une explication, niant la possibilité même de sa présence. "Il n'y a pas de pont logique vers la transition du néant à l'être", écrit-il.

En science, les explications sont basées sur les causes et les effets. Mais si rien n'est vraiment rien, il n'a aucun moyen de devenir une cause. Le fait n'est pas que nous ne pouvons pas trouver la bonne explication - juste face à «rien», l'explication ne fonctionne pas.

Cet échec frappe le point sensible. Nous sommes des créatures aimant le récit. Nos concepts les plus simples proviennent d'histoires, et comment quelque chose est sorti de rien est l'histoire la plus importante, un conte préhistorique plus fondamental que «le voyage d'un héros» ou «un gars rencontre une fille». Mais cette histoire sape l'essence de l'histoire. Cette histoire est tissée d'autodestruction et de paradoxe.

Et comment pourrait-elle ne pas être comme ça? Son personnage principal est Nothing. Un mot paradoxal de par son existence même sous forme de mot. C'est un nom, une chose, et pourtant, ce n'est pas une chose. Dès que nous l'imaginerons ou l'appellerons, nous détruirons son vide, taché par sa signification. Reste à être surpris: est-ce un problème avec «rien», ou est-ce notre problème? Cosmique ou linguistique? Existentiel ou psychologique? Un paradoxe de la physique ou des pensées?

Cependant, il convient de rappeler que la solution au paradoxe est dans la question, pas dans la réponse. Quelque part, il doit y avoir un problème, une fausse hypothèse, une mauvaise identité. Dans une question aussi courte, "comment quelque chose est-il venu de rien?" il n'y a pas grand-chose où se cacher. Peut-être à cause de cela, nous revenons toujours à de vieilles idées dans une nouvelle coquille, jouant sur la voie du développement de la science fugu, ou des variations du thème. À chaque passage, nous essayons de poser une pierre de plus pour traverser la rivière, prolongeant l'insaisissable pont James.

La plus ancienne des pierres: si vous ne pouvez pas tirer quelque chose de rien, essayez de ne rien faire de moins vide. Les anciens Grecs croyaient que l'espace vide était rempli de substance, d'éther. Aristote considérait l'éther comme le cinquième élément immuable, plus parfait que la terre, l'air, le feu et l'eau. «Rien» contredit la physique aristotélicienne, qui affirmait que les corps tombent ou montent selon leur juste place dans le cours naturel des choses. Rien ne doit être parfaitement symétrique, avoir la même apparence sous n'importe quel angle, ce qui élimine la signification des directions spatiales absolues «haut» et «bas». Selon Aristote, l'éther pourrait servir de boussole spatiale, principal système de référence par rapport auquel tout mouvement pourrait être mesuré. Pour ceux qui détestaient le vide, l'éther l'a expulsé.

L'éther antique a existé pendant des milliers d'années jusqu'à ce qu'il soit repensé à la fin du XIXe siècle par des physiciens, par exemple James Clerk Maxwell, qui a découvert que la lumière se comportait comme une vague, se déplaçant toujours à la même vitesse. Mais qu'est-ce qui était inquiet et par rapport à quelle vitesse était mesurée? L'air était une réponse pratique, fournissant à la fois l'environnement et le cadre de référence. Mais quand Albert Michelson et Edward Morley ont décidé de mesurer le mouvement de la Terre à travers le «vent d'éther» en 1887, ils n'ont pas trouvé ce dernier. Et bientôt, avec sa théorie spéciale de la relativité, Einstein enfonça le dernier clou dans le cercueil de l'éther.

Pendant des décennies, nous avons considéré l'éther comme une curiosité historique, la régression. Mais le tuer a été plus difficile que nous ne le pensions. Aujourd'hui, il peut être vu sous une autre forme: le champ de Higgs, pénétrant le vide de l'espace vide, excité par le célèbre boson de Higgs. Il s'agit d'un champ scalaire, le seul représentant de son genre, confirmé expérimentalement. Cela signifie qu'à chaque point de l'espace, il a une signification unique (contrairement au champ décrivant la lumière, qui à chaque point a à la fois une taille et une direction). Ceci est important car cela signifie que le champ aura la même apparence pour tout observateur, qu'il soit au repos ou en accélération.

De plus, son spin quantique est nul, c'est-à-dire qu'il a la même apparence sous n'importe quel angle. Le spin est une mesure de combien une particule doit être tournée pour lui donner la même apparence qu'avant un tour. Les porteurs d'interactions (photons, gluons) ont un spin entier - les rotations à 360 degrés les laisseront inchangés. Les particules de matière (électrons, quarks) ont un spin demi-entier, ce qui signifie qu'elles doivent être tournées deux fois, 720 degrés, pour revenir à leur état d'origine. Mais Higgs n'a aucun effet. Peu importe comment vous le tournez, il a toujours la même apparence. Tout comme un espace vide. La symétrie est égale à l'invisibilité.

Selon l'intuition d'Aristote, les physiciens d'aujourd'hui ne considèrent rien comme l'état final de symétrie - une auto-similitude implacable avant de trouver les différences nécessaires pour définir les «choses». Si les physiciens lancent un film spatial dans la direction opposée, retraçant l'histoire du passé profond, ils voient une combinaison de fragments disparates de réalité, leur transformation en symétrie croissante, dénotant une source - rien.

Higgs est devenu célèbre pour fournir des particules élémentaires avec leur masse, mais cela cache sa véritable signification. Donner beaucoup de particules est facile. Ralentissez-les à des vitesses inférieures à la lumière, et là vous avez la masse. Il est difficile de leur donner de la masse sans briser la symétrie préhistorique. Le champ de Higgs y parvient en supposant une valeur non nulle même dans l'état de moindre énergie. Dans chaque coin de l'espace vide, 246 GeV Higgs a contracté - mais nous ne le remarquons pas, car c'est la même chose partout. Seul un champ scalaire peut se cacher en vue. Mais des particules élémentaires le remarquent. Chaque fois, lorsque la masse d'une particule brise la symétrie de l'Univers, Higgs juste là, déguisé en un espace vide, élimine les dommages. Travaillant toujours à l'ombre, Higgs conserve intacte la symétrie d'origine de l'univers.Vous pouvez comprendre (sinon pardonner) la tendance des journalistes à utiliser le nom de «particule de Dieu» - même si Leon Lederman, qui a inventé le terme offensant, voulait à l'origine l'appeler «particule maudite», et son éditeur ne lui a pas permis de le faire.

Tout cela signifie que le champ de Higgs n'est plus proche de rien que le concept Maxwell de l'éther. C'est le plus récent de nos pinceaux pour peindre dans le vide. Avec sa symétrie inhabituelle, Higgs fonctionne comme un déguisement pour rien - mais en soi ce n'est rien. Il a une structure, il interagit. La signification physique de 246 GeV reste inconnue. Avec l'aide de Higgs, nous approchons des frontières de rien, mais nous ne pouvons pas les franchir.

Si les tentatives pour ne rien faire de si vide ne répondent pas à la question «comment quelque chose est-il venu de rien», nous devons faire la raison, pas une telle raison. Et ces tentatives ont leur propre histoire. L'apparition soudaine de larves sur la viande en décomposition à l'époque d'Aristote a conduit au mythe répandu de l'émergence spontanée de la vie; le souffle de vie peut naître du vide. La frontière entre rien et quelque chose est proche de la frontière entre la vie et la mort, l'esprit et la matière, divine et terrestre. À son tour, cela a amené avec lui l'ensemble des religions et de la foi, donnant lieu à une solution très complexe à notre paradoxe. Nous avons accepté cette théorie pendant 2000 ans, jusqu'à ce qu'en 1864 le microbiologiste Louis Pasteur la dissipe. Omne vivum ex vivo - toute la vie de la vie. Au cours des décennies suivantes, nous avons découvert l'émergence spontanée d'une nouvelle curiosité historique. Mais, comme l'éther, elle nous est revenue à nouveau,dans les vêtements de mouton des fluctuations quantiques.

Les fluctuations quantiques, décorées d'incertitude, sont des conséquences sans raison, du bruit dans le signal, de la statique immaculée, de nature aléatoire. Les règles de la mécanique quantique permettent - voire exigent - que l'énergie (et, selon E = mc ² , la masse) apparaisse «de nulle part», de rien. Création ex nihilo - voilà à quoi ça ressemble.

Le principe d'incertitude de Heisenberg est une source naturelle de larves quantiques. [«Maggot» en anglais n'est pas seulement une larve, mais aussi un caprice, un caprice, un caprice - environ. Trad.] Il postule que certaines paires de propriétés physiques - emplacement et élan, énergie et temps - sont reliées entre elles par une incertitude fondamentale. Plus nous réglons précisément l'un des paramètres, moins l'autre devient clair. Ensemble, ils forment des paires connectées et empêchent l'existence de «rien». Commencez à affiner la position spatiale et l'élan commencera à fluctuer énormément. Identifiez des périodes de temps petites et précises et l'énergie commencera à fluctuer sur une gamme plus large de valeurs improbables. Dans les moments les plus courts, aux distances les plus courtes, des univers entiers peuvent soudainement apparaître, puis disparaître. Agrandir l'image du monde, et calme,la réalité structurée laisse place au chaos et au hasard.

Mais ces paires couplées ne sont pas aléatoires en elles-mêmes: ce sont des paires de propriétés que l'observateur ne peut pas mesurer en même temps. Malgré le fait que les fluctuations quantiques sont généralement décrites, dans le monde, il n'y a pas de réalité prédéterminée certaine, bougeant d'avant en arrière. L'expérience montre que ce qui est, en fait, n'existe pas du tout, mais attend. L'enfant à naître. Les fluctuations quantiques ne sont pas des descriptions existentielles, mais conditionnelles - elles ne reflètent pas ce qui est, mais seulement ce qui deviendra possible si l'observateur décide de prendre une certaine mesure. C'est comme si la capacité de l'observateur à mesurer détermine ce qui devrait exister. L'ontologie résume l' épistémologie . L'incertitude de la nature est l'incertitude de l'observation.

L'impossibilité fondamentale d'assigner certaines valeurs à toutes les propriétés d'un système physique signifie que lorsqu'un observateur prend une mesure, le résultat sera vraiment aléatoire. À une toute petite échelle où règnent les effets quantiques, une chaîne de cause à effet s'envole des bobines. La mécanique quantique, comme l'a dit son père fondateur Niels Bohr, est "inconciliable avec le concept même de causalité". Einstein, comme vous le savez, l'a ignorée. "Dieu ne joue pas aux dés", a-t-il dit - auquel Bohr a répondu, "Einstein, arrête de conseiller à Dieu quoi faire."

Mais peut-être vaut-il la peine de nous blâmer pour l'attente du principe de causalité. L'évolution nous a appris à rechercher à tout prix des modèles simples. Pour nos ancêtres qui traversent la savane africaine, la capacité de reconnaître les conséquences des causes a marqué la frontière entre la vie et la mort. Elle a mangé un champignon tacheté et est tombée malade. Tiger s'accroupit avant le saut. Les histoires signifient la survie. La sélection naturelle n'a pas besoin de physique quantique - alors comment aurions-nous deviné son existence? Mais elle existe. Et la causalité est une approximation. C'est notre conscience qui cherche l'histoire.

Et alors, c'est tout? La réponse à la question «pourquoi existons-nous» est qu'il n'y a pas de «pourquoi», que l'existence est une fluctuation quantique accidentelle? Eh bien, alors nous pouvons laisser tomber toutes les explications et faire un saut quantique pour surmonter le pont James. Comment quelque chose est-il venu de rien? Oui, juste comme ça. Malheureusement, nous n'irons pas plus loin. Les cosmologistes croient que les lois de la mécanique quantique peuvent créer spontanément des univers; cette histoire déplace simplement la responsabilité. D'où viennent ces lois? N'oubliez pas que nous voulions expliquer comment quelque chose a émergé de rien - et non pas comment quelque chose a émergé des lois de la physique préexistantes. Il ne suffit pas de supprimer la causalité de l'équation - le paradoxe demeure.

Au début, il n'y avait rien, puis quelque chose est apparu.

Le protagoniste de cette histoire est le Temps, l'agent du changement. La solution au paradoxe pourrait-elle être de nier le temps? Si le temps, comme l'a dit Einstein, n'est qu'une illusion persistante, alors nous pouvons immédiatement nous libérer non seulement de la causalité découlant des lois de la nature, mais aussi de la question de savoir d'où viennent ces lois. Ils ne sont venus de nulle part, car il n'y a pas d'évolution. L'histoire disparaît, il n'y a pas d'histoire et il n'y a pas de pont non plus.

Le concept de l'univers éternel, ou cyclique, revenant sans cesse, apparaît dans les premiers mythes et histoires, de la mythologie bantoue d'Afrique, au temps des rêves des aborigènes australiens, de la cosmologie d' Anaximandre de Milet aux anciens Puranas indiens.. Vous pouvez voir l'attrait de ces théories. L'éternité n'évite «rien».

De nos jours, cette idée ancienne est restituée sous la forme d'une théorie de l'Univers stationnaire, formulée par James Jeans en 1920, puis affinée et popularisée par Fred Goyle et d'autres dans les années 1940. L'Univers est en expansion, mais pour combler les vides tout le temps, de nouvelles matières apparaissent, donc en moyenne l'Univers ne change pas. La théorie s'est avérée incorrecte, elle a été remplacée par la théorie du Big Bang et l'éternité a diminué à environ 13,8 milliards d'années.

Mais dans les années 1960, l'Univers stationnaire est soudainement revenu d'une manière étrange - dans l'équation

H (x) | Ψ> = 0

Les physiciens John Archibald Wheeler et Bryce DeWitt l'ont écrit, maintenant connu sous le nom d'équation Wheeler-Devitt, bien que Devitt lui-même l'appelle «cette fichue équation» (non, aucune relation avec la «particule damnée de Dieu»). Ils ont essayé d'appliquer les lois étranges de la mécanique quantique à l'univers dans son ensemble, comme cela est décrit dans la théorie générale de la relativité d'Einstein. Il convient de prêter attention au côté droit de l'équation - le zéro. L'énergie totale du système n'est rien. Pas d'évolution dans le temps. Rien ne peut arriver. Le problème est que l'univers d'Einstein est un espace-temps à quatre dimensions, une combinaison d'espace et de temps. Mais la mécanique quantique nécessite que la fonction d'onde d'un système physique évolue avec le temps. Mais comment l’espace-temps peut-il évoluer dans le temps,s'il est temps? Ce dilemme est simplement enrageant - l'univers décrit par la mécanique quantique,gèle à temps . L'équation Wheeler-Devitt est une théorie de l'Univers stationnaire à l'envers. Au lieu de l'Univers toujours existant, nous obtenons un Univers qui ne le sera jamais.

L'équation Wheeler-Devitt à elle seule résout élégamment notre problème. Comment quelque chose est-il sorti de rien? Elle n'est pas apparue. Mais une telle décision est déroutante - après tout, nous sommes ici.

Telle est l'essence. En mécanique quantique, rien ne se passe jusqu'à ce qu'un observateur (une personne ou une autre configuration de particules) prenne une mesure. Mais dans le cas de l'univers entier, l'observateur n'existe pas. Personne ne peut rester en dehors de l'univers. L'univers dans son ensemble est coincé dans un moment infini. Mais à l'intérieur, tout semble différent.

De l'intérieur, l'observateur ne peut pas mesurer l'univers entier, et divise donc la réalité en deux parties - l'observateur et l'observateur - grâce au fait simple mais puissant que l'observateur ne peut pas se mesurer. Comme l'écrivait le physicien Raphael Bousso, "De toute évidence, l'appareil ne doit pas avoir moins de degrés de liberté que le système dont il cherche à déterminer l'état quantique." Le philosophe des sciences, Thomas Breuer, a utilisé l'argument de Gödel pour exprimer la même idée: "Aucun observateur ne peut obtenir ou stocker des informations suffisantes pour distinguer tous les états du système dans lequel il se trouve".

En tant qu'observateurs, nous sommes condamnés à ne voir pour toujours qu'une pièce du grand puzzle, dont nous faisons partie. Et cela pourrait être notre salut. Lorsque l'univers se divise en deux parties, le zéro sur le côté droit de l'équation change en une autre valeur. Tout change, la physique arrive, le temps passe. On pourrait même dire que l'univers est né.

Si cela ressemble à de la rétro-désinvolture (l'avenir affecte le passé) - eh bien, ça l'est. La théorie quantique nécessite ce tour étrange de la flèche du temps. Wheeler a attiré l'attention sur ce fait à l'aide de l'expérience bien connue du choix différé, qui a d'abord été proposée comme mentale, puis démontrée en laboratoire. Dans un choix différé, la mesure de l'observateur dans le présent détermine le comportement de la particule dans le passé - le passé, qui peut s'étirer sur des millions, voire 13,8 milliards d'années. La chaîne des causes et des effets se retourne sur elle-même, et sa fin est associée au début: le pont de James se révèle être une boucle.

Serait-ce que quelque chose est à quoi rien ne ressemble de l'intérieur? Si tel est le cas, alors notre préoccupation pour «rien» peut faire allusion à une pensée profonde: notre nature humaine ne tolère «rien», et c'est notre perspective limitée qui résout ce paradoxe.

Source: https://habr.com/ru/post/fr397775/