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Euh... alors, on va parler un peu des origines, hein. Enfin, la source de tout ça... Parce que bon, pourquoi commencer un livre sur la gravité quantique avec Milet, il y a genre vingt-six siècles ? Je sais, ça peut sembler bizarre, mais... en fait, je pense que c'est important. Vraiment important. Ceux qui veulent direct plonger dans la quantification de l'espace, attendez un peu ! Parce que comprendre d'où viennent ces idées, eh bien, ça aide... beaucoup. Plein d'idées cruciales pour notre compréhension du monde remontent à plus de deux mille ans. Si on retrace brièvement cette origine, ces idées deviennent plus claires, la progression suivante plus simple et, disons... plus naturelle.
En plus de ça, certaines questions posées dans l'Antiquité sont toujours vachement importantes pour comprendre le monde. La structure de l'espace, par exemple, et bien, des idées récentes s'inspirent de concepts et de questions posées il y a longtemps. Et en parlant de ces idées anciennes, je vais aussi souligner les questions qui sont vraiment cruciales pour la gravité quantique. Donc, en gros, on peut distinguer deux types d'idées concernant la gravité quantique : celles qui sont pas si nouvelles, mais qui remontent aux sources de la pensée scientifique, et celles qui sont complètement neuves. Et vous allez voir, c'est assez incroyable, la connexion entre les questions posées par les scientifiques antiques et les réponses données par Einstein et la gravité quantique, c'est... assez bluffant.
Bon, parlons des particules. La légende raconte qu'en, à peu près, 450 avant notre ère, un type a embarqué sur un bateau de Milet à Abdera. Un voyage important pour l'histoire de la connaissance, mine de rien.
Ce type, il voulait probablement fuir les troubles politiques à Milet, où la classe privilégiée était en train de prendre le pouvoir, euh... de manière violente. Milet, c'était une ville grecque super développée et prospère, peut-être la ville la plus importante de Grèce avant l'âge d'or d'Athènes et de Sparte. C'était un centre commercial vachement animé, qui contrôlait presque une centaine de colonies et de villages commerciaux, de la mer Noire à l'Égypte. Les caravanes de Mésopotamie et les bateaux de la Méditerranée venaient à Milet, ce qui permettait la diffusion des idées.
Dans le siècle précédent, une révolution de la pensée, vraiment essentielle pour l'humanité, s'était produite à Milet. Des penseurs ont reformulé la façon de poser des questions sur le monde et de chercher des réponses, et le plus grand d'entre eux, c'était Anaximandre.
Depuis toujours, ou du moins depuis qu'il y a des textes écrits, les humains se demandent comment le monde s'est formé, de quoi il est fait, pourquoi il est si ordonné, pourquoi les phénomènes naturels se produisent. Et pendant des milliers d'années, les réponses étaient similaires : des histoires complexes, avec des esprits, des dieux, des créatures imaginaires et des trucs du genre. Des tablettes cunéiformes aux anciens caractères chinois, des hiéroglyphes des pyramides aux mythes des Sioux, des textes indiens les plus anciens à la Bible, des légendes africaines aux histoires des Aborigènes australiens... tout ça, c'est intéressant, mais fondamentalement, c'est assez répétitif. Par exemple, Quetzalcoatl, les vaches sacrées indiennes, les dieux grincheux ou amicaux, ils créent le monde en soufflant dans les enfers ou en disant "que la lumière soit", ou en le faisant sortir d'un œuf de pierre.
Mais à Milet, au début du 5e siècle avant notre ère, Thalès et ses élèves Anaximandre, Hecataeus et leur école ont trouvé une façon différente de chercher des réponses. Cette révolution de la pensée a initié un nouveau modèle de connaissance et de compréhension, marquant les premières lueurs de la pensée scientifique.
Les Milésiens ont compris qu'en utilisant l'observation et le raisonnement, et pas la fantaisie, les mythes anciens ou la religion, et surtout en utilisant la pensée critique de manière perspicace, il était possible de sans cesse modifier notre vision du monde, de découvrir de nouveaux aspects de la réalité cachés dans les idées communément admises, et donc de découvrir de nouvelles choses.
Peut-être plus important encore, ils ont découvert une nouvelle façon de penser : les disciples n'étaient plus obligés de suivre et d'approuver les idées de leur maître, mais ils pouvaient librement développer ces idées, sans avoir peur d'abandonner ou de critiquer les parties qui avaient besoin d'être améliorées. C'était une nouvelle voie, entre l'adhésion totale à l'école et l'opposition radicale à ses idées. C'était essentiel pour le développement ultérieur de la philosophie et de la pensée scientifique : à partir de ce moment-là, la connaissance a commencé à croître à une vitesse vertigineuse, grâce aux connaissances passées, mais surtout parce qu'on pouvait les critiquer, les améliorer et approfondir la compréhension. L'introduction du livre d'histoire d'Hecataeus est frappante et va droit au cœur de la pensée critique, reconnaissant combien il est facile de se tromper : "J'écris ce qui me semble correct, parce que les descriptions des Grecs sont pleines de contradictions et d'absurdités."
La légende raconte qu'Héraclès est descendu aux enfers depuis le cap Tenaro. Hecataeus a visité le cap Tenaro et a confirmé qu'il n'y avait en fait pas de passage souterrain ou d'autre moyen d'atteindre les enfers, et a donc conclu que la légende était fausse. Ça marque le début d'une nouvelle ère.
Cette nouvelle méthode d'acquisition de connaissances s'est avérée vachement efficace. En quelques années seulement, Anaximandre a compris que la Terre flottait dans l'air, que le ciel s'étendait sous la Terre, que la pluie provenait de l'évaporation de l'eau de surface, que les différents types de substances dans le monde devaient être compris comme un seul élément simple, qu'il appelait "apeiron", qui veut dire "illimité", que les animaux et les plantes évolueraient et s'adapteraient aux changements de l'environnement, et que les humains devaient avoir évolué à partir d'autres animaux. Ainsi, la grammaire de base pour comprendre le monde a été progressivement mise en place, et elle est encore largement valable aujourd'hui.
Milet était au croisement de la civilisation grecque émergente et des anciens empires de Mésopotamie et d'Égypte, nourrie par les connaissances de ces derniers, tout en étant immergée dans la liberté politique à la grecque. Son espace social ne connaissait ni royauté ni caste sacerdotale puissante, et les citoyens pouvaient librement discuter de leur sort sur le marché. Milet est devenue le premier endroit où les lois pouvaient être faites en commun ; la première conférence officielle de l'histoire du monde s'est tenue à Panionium, une assemblée de délégations ioniennes ; et en même temps, on a commencé à se demander si seuls les dieux pouvaient expliquer les mystères du monde. Par la discussion, on pouvait arriver à la décision la plus appropriée pour le groupe ; par la discussion, il était possible de comprendre le monde. C'est l'héritage inestimable de Milet, le berceau de la philosophie, des sciences naturelles, de la géographie et de l'histoire. On peut affirmer sans exagérer que toute la tradition scientifique et philosophique, de la Méditerranée à l'époque moderne, trouve une source importante dans les spéculations des penseurs milésiens du 6e siècle avant notre ère.
La brillante Milet a malheureusement été détruite peu de temps après. En 494 avant notre ère, l'empire perse a envahi, la lutte de résistance a échoué, la ville a été impitoyablement détruite et de nombreux habitants ont été réduits en esclavage. À Athènes, le poète Phrynichus a écrit la tragédie "La prise de Milet", qui a profondément touché les Athéniens, et comme elle rappelait trop de douleur, elle a même été interdite. Mais vingt ans plus tard, les Grecs ont repoussé les envahisseurs perses, et Milet a donc renaît, les gens s'y sont rassemblés à nouveau, et elle est redevenue un centre de commerce et d'idées, propageant à nouveau sa pensée et son esprit.
L'homme dont on parlait au début de ce chapitre devait être touché par cet esprit, et la légende raconte qu'en 450 avant notre ère, il est parti de Milet pour Abdera. Son nom est Leucippe, et on sait très peu de choses sur sa vie. Il a écrit un livre intitulé "La Grande Cosmologie", et dès son arrivée à Abdera, il a fondé une école où il enseignait les sciences et la philosophie, et peu de temps après, il a pris un jeune disciple nommé Démocrite, qui aurait une profonde influence sur la pensée ultérieure.
Ces deux penseurs ont construit ensemble la grande maison de l'atomisme classique. Le professeur était Leucippe, et Démocrite, en tant que son grand disciple, a écrit de nombreux ouvrages dans tous les domaines de la connaissance, et les gens l'ont tellement respecté après avoir pris connaissance de ces ouvrages. Sénèque l'a appelé "le plus sage des anciens". "Sa grandeur ne réside pas seulement dans son génie, mais aussi dans son esprit, qui peut l'égaler ?", s'est demandé Cicéron.
Qu'ont découvert Leucippe et Démocrite ? Les Milésiens savaient que le monde pouvait être compris par la raison, ils étaient convaincus que la variété des phénomènes naturels devait être imputable à quelque chose de simple, et ils ont essayé de comprendre ce que cette chose pouvait être. Ils ont imaginé une substance fondamentale, dont tout est constitué. Anaximène de l'école de Milet a imaginé que cette substance pouvait se rassembler et se disperser, de sorte qu'un élément constituant le monde pouvait se transformer en un autre. C'était le début de la physique, bien que brut et rudimentaire, mais dans la bonne direction. Maintenant, il fallait une grande idée et une vision plus large pour comprendre l'ordre caché du monde. Leucippe et Démocrite ont proposé cette idée.
L'idée du système de Démocrite est extrêmement simple : tout l'univers est constitué d'un espace infini, dans lequel d'innombrables atomes sont en mouvement. L'espace n'a pas de limites ; il n'y a ni haut ni bas ; ni centre ni frontières. Les atomes n'ont pas d'autres propriétés que leur forme. Ils n'ont pas de poids, de couleur ou de goût. "Le doux est une convention, l'amer est une convention, le chaud est une convention, le froid est une convention, la couleur ne fait pas exception, en réalité il n'y a que des atomes et du vide".
Les atomes sont indivisibles ; ce sont les particules fondamentales de la réalité, qui ne peuvent plus être divisées, et tout est constitué d'eux. Ils se déplacent librement dans l'espace, se heurtent les uns aux autres ; ils s'accrochent les uns aux autres, se poussent et se tirent mutuellement. Les atomes similaires s'attirent mutuellement.
C'est la constitution du monde, c'est la réalité. Tout le reste n'est qu'un sous-produit de ce mouvement et de la combinaison des atomes, aléatoire et accidentel. La variété infinie de substances qui constituent le monde ne provient que de la combinaison des atomes.
Lorsque les atomes s'assemblent, la seule chose qui peut apparaître au niveau fondamental est leur forme, leur arrangement et l'ordre de leur combinaison. Tout comme en arrangeant et en combinant les lettres de différentes manières, on peut obtenir une comédie ou une tragédie, une farce ou une épopée, les atomes fondamentaux peuvent aussi rendre le monde infiniment changeant par l'arrangement et la combinaison. Démocrite a donné cette métaphore.
Cette danse éternelle des atomes n'a ni fin ni but. Nous, comme le reste du monde naturel, sommes l'un des nombreux sous-produits de cette danse sans fin, tous issus d'une combinaison aléatoire. La nature expérimente sans cesse avec les formes et les structures ; nous, comme les animaux, sommes le produit aléatoire et accidentel des âges. Notre vie est la combinaison d'atomes, nos pensées sont constituées d'atomes plus clairsemés, les rêves sont aussi le produit des atomes ; l'espoir et les émotions sont écrits par le langage de la combinaison des atomes ; la lumière visible qui nous permet de voir les images est aussi constituée d'atomes. La mer est constituée d'atomes, tout comme les villes et les étoiles. Cette vision est si vaste et incroyablement simple, d'une puissance étonnante, et le savoir de toute une civilisation sera un jour basé sur elle.
Sur cette base, Démocrite a écrit de nombreux ouvrages, expliquant un vaste système, traitant des questions de physique, de philosophie, d'éthique, de politique et de cosmologie. Il a discuté de la nature du langage, de la religion, de l'origine des sociétés humaines, etc. L'ouverture de sa "Petite Cosmologie" est impressionnante : "Dans cet ouvrage, j'explore tout." Mais tous ces ouvrages ont été perdus, et nous ne pouvons connaître les idées de Démocrite que par les citations d'autres auteurs anciens et leurs résumés de ses idées. Sa pensée montre un fort humanisme, rationalisme et matérialisme. Une fois les pensées résiduelles du système mythologique éliminées, Démocrite a été inspiré par un naturalisme simple et clair, passionné par la nature, soucieux de l'humanité, et a eu une profonde préoccupation morale pour la vie, environ deux mille ans avant des idées similaires au siècle des Lumières. L'idéal moral de Démocrite est d'atteindre la tranquillité d'esprit par la tempérance et l'équilibre, en faisant confiance à la raison pour ne pas être dominé par les émotions.
Platon et Aristote connaissaient bien les idées de Démocrite et s'y sont opposés. Ils ont soutenu d'autres points de vue, dont certains ont beaucoup entravé la croissance du savoir ultérieur. Ils ont résolument rejeté l'explication naturaliste de Démocrite, préférant comprendre le monde d'un point de vue téléologique, croyant que tout ce qui arrive a un but. Comprendre la nature de cette manière est très trompeur, c'est-à-dire penser en termes téléologiques de bien et de mal, ce qui ne fait que mélanger les affaires humaines avec le monde naturel.
Aristote a discuté longuement des idées de Démocrite avec respect, tandis que Platon n'a jamais cité Démocrite, et les chercheurs actuels pensent que ce n'est pas parce que Platon ne connaissait pas son œuvre, mais délibérément. La critique des points de vue de Démocrite est très implicite dans les textes de Platon, tout comme sa critique des physiciens. Dans "Phédon", Platon a exprimé par la bouche de Socrate une critique de tous les physiciens, qui a eu un impact durable sur la postérité. Il s'est plaint que les physiciens expliquaient la Terre comme ronde, et il s'y est opposé parce qu'il ne pouvait pas imaginer ce que la forme ronde pouvait apporter à la Terre. Socrate, sous la plume de Platon, a raconté comment il avait d'abord été plein d'espoir pour la physique, mais comment il avait fini par ne plus se faire d'illusions à son sujet :
J'espérais qu'il puisse me dire si la Terre était plate ou ronde. Après cela, il pourrait continuer à expliquer pourquoi la Terre est plate ou ronde, et quelle est la nécessité. Il devait me dire ce qui est bon, pourquoi la Terre est au mieux dans sa forme actuelle. S'il disait que la Terre est le centre de l'univers, il devrait dire pourquoi la Terre est au mieux au centre.
Le grand Platon s'est complètement égaré !
La division a-t-elle une limite ?
Richard Feynman, le plus grand physicien de la seconde moitié du 20e siècle, a écrit au début de ses leçons de physique :
Si, à la suite d'une catastrophe majeure, toutes les connaissances scientifiques étaient perdues, et qu'une seule phrase pouvait être transmise à la génération suivante, comment exprimer le plus d'informations possible avec le moins de mots ? Je crois que cette phrase serait l'hypothèse atomique (ou le fait atomique, appelez ça comme vous voulez) : tous les objets sont constitués d'atomes, qui sont de petites particules qui sont en mouvement constant. Quand ils sont légèrement éloignés les uns des autres, ils s'attirent, et quand ils sont trop proches, ils se repoussent. Il suffit d'y réfléchir un peu pour se rendre compte que cette phrase contient une grande quantité d'informations sur le monde.
Sans aucune connaissance de la physique moderne, Démocrite est arrivé à cette conclusion, à savoir que tout est constitué de particules indivisibles. Comment a-t-il fait ?
Son argumentation est basée sur l'observation : par exemple, il a supposé que l'usure des roues ou le séchage des vêtements pouvait être attribué à des particules de bois ou d'eau qui s'envolaient lentement. Il avait aussi des arguments philosophiques. Nous allons nous concentrer sur ce point, car ce type d'argument peut être utilisé jusqu'à la gravité quantique.
Démocrite a découvert que la matière ne pouvait pas être un tout continu, car la proposition "la matière est un tout continu" contient une contradiction. Grâce aux écrits d'Aristote, nous avons pu connaître le raisonnement de Démocrite. Démocrite a dit que si la matière était infiniment divisible, cela signifierait qu'elle peut être divisée d'innombrables fois. Imaginez que vous divisiez une masse de matière à l'infini, que resterait-il ?
Resterait-il de minuscules particules dimensionnelles ? Non, car dans ce cas, la matière n'aurait pas été divisée à l'infini. Il ne resterait donc que des points sans dimension. Mais maintenant, mettons ces points ensemble : en mettant ensemble deux points sans dimension, vous ne pouvez pas obtenir quelque chose de dimensionnel, et ce n'est pas possible avec trois ou quatre points non plus. Peu importe le nombre de points que vous mettez ensemble, vous ne pouvez pas obtenir une dimension, car les points eux-mêmes n'ont pas de dimension. Par conséquent, nous pensons que la matière ne peut pas être constituée de points sans dimension, car peu importe le nombre de points que nous mettons ensemble, nous n'obtiendrons jamais quelque chose de dimensionnel. Démocrite en a déduit que la seule possibilité était que toute matière soit constituée d'une quantité limitée de matière discontinue, qui ne peut plus être divisée et dont la taille est limitée : à savoir les atomes.
L'origine de ce mode d'argumentation subtil est antérieure à Démocrite. Il vient de la région du Cilento dans le sud de l'Italie, une petite ville aujourd'hui appelée Velia. Au 5e siècle avant notre ère, c'était une colonie grecque prospère, alors appelée Elea. Parménide y vivait, et en tant que philosophe, il a fidèlement hérité du rationalisme de Milet et des idées qui y sont nées : la raison peut nous révéler ce que les choses sont vraiment, et non pas ce qu'elles semblent être. Parménide a exploré une méthode pour atteindre la vérité par la pure raison, et il a affirmé que toutes les apparences sont des illusions, révélant ainsi une manière de penser qui tend progressivement vers la métaphysique, la faisant s'éloigner de ce qui sera plus tard appelé "sciences naturelles". Son élève Zénon, qui était aussi d'Elea, a proposé des arguments subtils pour confirmer ce rationalisme, réfutant avec force la crédibilité des apparences. Parmi ces arguments, il y a une série de paradoxes qui seront plus tard connus sous le nom de "paradoxes de Zénon" ; ces paradoxes tentent de montrer que toutes les apparences sont fausses, arguant que le concept habituel de mouvement est absurde.
Le paradoxe le plus célèbre de Zénon est présenté sous la forme d'une fable : une tortue met Achille au défi de courir, la tortue commençant avec une avance de dix mètres. Achille peut-il rattraper la tortue ? Zénon affirme qu'une logique rigoureuse montre qu'il ne pourra jamais rattraper la tortue. Avant de rattraper la tortue, Achille doit d'abord courir ces dix mètres, et pour faire cela, il lui faudra un certain temps. Pendant ce temps, la tortue avancera d'une certaine distance. Pour rattraper cette distance, Achille devra passer plus de temps, mais en même temps, la tortue continuera d'avancer, et ainsi de suite. Par conséquent, Achille a besoin d'une infinité de périodes de temps pour rattraper la tortue, et Zénon pense qu'une infinité de périodes de temps, c'est une infinité de temps. Par conséquent, selon une logique rigoureuse, Achille mettra une infinité de temps pour rattraper la tortue ; nous ne le verrons jamais faire cela. Cependant, nous pouvons voir Achille rattraper la tortue, et il peut dépasser autant de tortues qu'il veut. Donc ce que nous voyons est irrationnel, c'est une illusion.
Honnêtement, c'est difficile à croire. Alors, où est le problème ? Une réponse possible est que Zénon a tort, car ce n'est pas vrai que l'on peut obtenir quelque chose d'infini en accumulant un nombre infini de choses. Imaginez que vous preniez une corde et que vous la coupiez au milieu, puis que vous en coupiez une moitié, et ce à l'infini. Vous obtiendrez finalement un nombre infini de petits morceaux de corde. Cependant, la somme de ce nombre infini est limitée, car ils ne peuvent que reconstituer la longueur de la corde au départ. Par conséquent, un nombre infini de cordes deviendront une corde de longueur limitée, et un nombre infini de périodes de temps de plus en plus courtes deviendront un temps limité. Bien que notre héros doive parcourir un nombre infini de distances, il peut le faire en un temps limité, rattrapant ainsi la tortue.
Le paradoxe semble résolu. La solution réside dans la notion de continu, à savoir que des périodes de temps arbitrairement courtes peuvent exister, mais qu'une infinité de ces périodes de temps deviendront un temps limité. Aristote a été le premier à le réaliser intuitivement, et les mathématiques anciennes et modernes l'ont ensuite développé.
Mais dans le monde réel, est-ce vraiment la réponse ? Existe-t-il une corde arbitrairement courte ? Pouvons-nous vraiment diviser une corde un nombre arbitraire de fois ? Existe-t-il un temps infinitésimal ? C'est précisément la question à laquelle la gravité quantique doit faire face.
La légende raconte que Zénon a rencontré Leucippe et est devenu son professeur. Leucippe connaissait très bien les énigmes de Zénon, mais il a trouvé une solution différente. Leucippe a suggéré que peut-être que les choses arbitrairement petites n'existent pas, et que la division a une limite inférieure.
L'univers est discret, et non continu. S'il y avait des points infinitésimaux, ils ne pourraient pas créer de dimensions, comme Démocrite l'a soutenu et Aristote l'a cité. Par conséquent, la corde doit être constituée d'un nombre fini d'objets de taille finie. Nous ne pouvons pas couper la corde autant de fois que nous le voulons ; la matière n'est pas continue, elle est constituée d'atomes individuels de taille finie.
Que cet argument abstrait soit correct ou non, sa conclusion, en ce qui concerne ce que nous savons aujourd'hui, contient de nombreux faits. La matière a effectivement une structure atomique. Si je divise une goutte d'eau en deux, j'obtiens deux gouttes d'eau. Je peux continuer à diviser ces deux gouttes d'eau, et ainsi de suite. Mais je ne peux pas diviser à l'infini. À un certain point, il ne reste qu'une seule molécule, et ça s'arrête là. Il n'y a pas de goutte d'eau plus petite qu'une molécule d'eau.
Comment savons-nous cela ? Nous avons accumulé des siècles de preuves, dont la plupart proviennent de la chimie. Les substances chimiques sont composées de plusieurs éléments, et leurs proportions sont attribuées en nombres entiers. Les chimistes ont créé une façon de penser à la matière, ils pensent que la matière est constituée de molécules, et qu'une molécule est constituée d'une proportion fixe d'atomes. Par exemple l'eau, H2O, est constituée de deux parts d'hydrogène et d'une part d'oxygène.
Mais ce ne sont que des indices. Au début du 20e siècle, de nombreux scientifiques et philosophes ne pensaient toujours pas que l'hypothèse atomique était vraie et crédible, dont le célèbre physicien et philosophe Ernst Mach, dont les idées sur l'espace ont eu une influence importante sur Einstein. Ludwig Boltzmann donnait des conférences à l'Académie Royale des Sciences de Vienne, et vers la fin, Mach a déclaré ouvertement : "Je ne crois pas à l'existence des atomes !" Cela s'est passé en 1897. De nombreux scientifiques comme Mach comprenaient simplement les symboles chimiques comme une méthode courante pour résumer les lois des réactions chimiques, et ne le considéraient pas comme une preuve de l'existence réelle d'une molécule d'eau constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. Ils diraient qu'on ne peut pas voir les atomes, que les atomes ne pourront jamais être vus, et demanderaient ensuite : quelle est la taille des atomes ? Démocrite n'a jamais mesuré la taille des atomes...
Mais quelqu'un pouvait le faire. La preuve exacte de "l'hypothèse atomique" a dû attendre 1905, pour être découverte par un jeune rebelle d'à peine vingt-cinq ans, qui étudiait la physique, mais n'avait pas réussi à obtenir un emploi de scientifique, et devait gagner sa vie comme employé au bureau des brevets de Berne. Dans la suite de ce livre, je parlerai beaucoup de ce jeune homme, et des trois articles qu'il a envoyés à "Annalen der Physik", la revue de physique la plus reconnue de l'époque. Le premier de ces articles contenait la preuve décisive de l'existence des atomes, et a calculé la taille des atomes, résolvant ainsi la question posée par Leucippe et Démocrite vingt-trois siècles auparavant.
Le nom de ce jeune homme de vingt-cinq ans, tout le monde le sait, est Albert Einstein.
Comment a-t-il fait ? Son idée était incroyablement simple, et n'importe qui aurait pu le faire depuis l'époque de Démocrite, à condition d'être aussi intelligent qu'Einstein, et de maîtriser parfaitement l'utilisation des mathématiques pour effectuer des opérations qui ne sont pas simples. Son idée était la suivante : si on observe attentivement de très petites particules, comme des particules de poussière ou de pollen flottant dans l'air ou un liquide, on verra qu'elles vibrent et sautent. À cause de ces vibrations, elles se déplacent de manière aléatoire, dérivent lentement, s'éloignant progressivement de leur position initiale. Le mouvement de ces particules dans un liquide est appelé mouvement brownien, du nom du biologiste Robert Brown, qui a décrit ce phénomène en détail au 19e siècle. La trajectoire typique du mouvement de ces particules est illustrée à la figure 1.4. Les particules semblent être perturbées de manière aléatoire dans toutes les directions. En fait, elles ne "semblent" pas être perturbées, elles le sont vraiment. Les particules vibrent parce qu'elles sont perturbées par les molécules d'air, et entrent en collision avec les particules de gauche à droite de temps en temps.
Le truc, c'est la suite. Il y a un grand nombre de molécules de gaz dans l'air, et autant frappent la particule par la gauche que par la droite. Si les molécules de gaz étaient infinitésimales et infiniment nombreuses, l'action de frapper par la gauche et par la droite s'équilibrerait, s'annulant mutuellement à chaque instant, et la particule ne bougerait pas. Mais les molécules ont une taille limitée et un nombre limité, et non infini, ce qui provoque des fluctuations (c'est le mot clé) : c'est-à-dire que les collisions ne s'annulent jamais complètement, mais s'annulent seulement en grande partie. Imaginez qu'à un certain moment, avec un nombre limité de molécules de grand volume, la particule subisse de manière aléatoire des collisions évidentes ; tantôt venant de la gauche, tantôt de la droite. Entre deux collisions, elle se déplace de manière significative d'avant en arrière, comme un ballon de football frappé par des enfants dans une cour de récréation. D'un autre côté, plus les molécules sont petites, plus l'intervalle entre deux collisions est court, plus il est facile d'équilibrer et d'annuler mutuellement les collisions venant de différentes directions, et moins la particule se déplace.
Avec un peu de connaissances mathématiques, on peut calculer cela, et déduire la taille des molécules à partir du mouvement observable des particules. Comme je l'ai mentionné précédemment, Einstein a réussi à faire cela à l'âge de vingt-cinq ans. En observant les particules dérivant dans le liquide, en mesurant le "déplacement", c'est-à-dire combien elles se déplacent d'une position à une autre, il a calculé la taille des atomes de Démocrite, la taille des particules fondamentales qui composent la matière. Deux mille trois cents ans plus tard, il a fourni la preuve de la perspicacité de Démocrite : la matière, c'est des particules.
Il serait... il serait plus que logique qu'une suite possible à un sujet tel que celui-ci puisse traiter du sujet de la nature... ou, disons, du point de vue de la nature des choses...
Je crois que, euh... il est certain... que les vers d'œuvres telle que le "De rerum natura" (en français: "De la nature des choses" ou "Sur la nature") ne doivent pas disparaître.
À cette idée, euh... je vais citer, de mémoire, le poète Ovide:
"Seul le jour de la mort de la terre verra périr les chants de Lucrèce"
Je... J'ai toujours pensé que la perte de tous les écrits de Démocrite [3], c'était la tragédie intellectuelle la plus douloureuse de l'effondrement de la civilisation classique. Dans les notes de bas de page, il est évident que ses autres travaux, euh... méritent une exploration, et la frustration est palpable lorsque l'on tente de se frayer un chemin à travers le savoir actuel, en tentant de faire preuve de tout le raisonnement scientifique que nous possédons aujourd'hui.
Les œuvres d'Aristote ont toutes été conservées, et la pensée occidentale a été rétablie sur cette base, et non sur celle de Démocrite. Peut-être, si tous les écrits de Démocrite avaient pu nous parvenir, et que les œuvres d'Aristote avaient toutes été perdues, l'histoire intellectuelle de notre civilisation aurait pu être meilleure...
Mais les siècles dominés par le monothéisme ne permettraient pas au naturalisme de Démocrite de survivre. En 390 de notre ère, l'empereur Théodose a décrété que le christianisme était la seule religion légale, et a brutalement réprimé les hérétiques, les anciennes écoles d'Athènes et d'Alexandrie ont été fermées, et tous les textes qui n'étaient pas conformes à la doctrine chrétienne ont été détruits. Les païens qui croyaient à l'immortalité de l'âme ou à un moteur premier, comme Platon et Aristote, pouvaient être tolérés par les chrétiens victorieux, mais pas Démocrite.
Cependant, une œuvre a survécu à la catastrophe, et nous est parvenue dans son intégralité. Grâce à elle, nous avons une petite connaissance de l'atomisme classique, et surtout, nous connaissons cet esprit scientifique. Cette œuvre est le poème magnifique du poète romain Lucrèce : "De rerum natura".
Lucrèce a suivi la philosophie d'Épicure, qui était un élève des élèves de Démocrite. Épicure s'intéressait plus à l'éthique qu'aux questions scientifiques. Il n'a pas atteint la profondeur de Démocrite, et expliquait parfois de manière un peu superficielle l'atomisme de Démocrite, mais ses points de vue sur le monde naturel étaient généralement conformes à ceux du grand philosophe d'Abdère. Lucrèce a exprimé en poésie l'atomisme d'Épicure et de Démocrite, et c'est de cette manière que cette philosophie si significative a échappé au désastre idéologique de l'âge des ténèbres. Lucrèce a chanté les atomes de la nature, les mers et les cieux. Il a exprimé des questions philosophiques, des points de vue scientifiques et des arguments subtils dans des vers sages.
...Je révélerai aussi quelle force guide la course du soleil et le voyage de la lune, pour que nous ne pensions pas qu'ils tournent sur leur orbite année après année par leur propre volonté... ou, pour que nous ne pensions pas qu'ils tournent selon l'arrangement des dieux.
La beauté du poème réside dans la perception des merveilles de la vision grandiose de l'atomisme, dans la perception de l'unité profonde de toutes choses, et cela grâce à la reconnaissance que nous et les étoiles et les mers sommes constitués de la même matière :
Nous venons tous de la même graine,
Avons le même père,
La terre qui nous nourrit comme une mère,
Reçoit des gouttes de pluie claires,
Produit des épis de blé brillants,
Des arbres verts luxuriants,
Et les humains,
Et toutes sortes de bêtes sauvages,
Fournissant de la nourriture, nourrissant la vie,
Vivant une vie heureuse,
Procréant des descendants...
Le poème apporte un sentiment de paix et d'harmonie, qui vient de la compréhension qu'il n'y a pas de dieux inconstants qui exigent que nous fassions des choses extrêmement difficiles et qui nous punissent. Pour Lucrèce, la religion est l'ignorance, et la raison est la torche qui apporte la lumière.
Dans une atmosphère vive et légère, l'ouverture splendide du poème rend hommage à Vénus, cette image vivante symbolisant la créativité de la nature :
Devant toi, déesse, quand tu apparais,
Les vents déchaînés et les énormes nuages s'enfuient,
Pour toi, la terre ingénieuse fait pousser des fleurs parfumées,
Pour toi, la surface calme de la mer sourit,
Et le ciel serein émet aussi une lumière splendide pour toi !
Il y a une profonde acceptation de l'unité de toutes choses :
Les gens passent leurs années extrêmement courtes.
Sans même voir que la nature ne demande rien d'autre,
Que d'éviter la douleur, loin du corps,
Que d'avoir un esprit joyeux, sans soucis.
Il contient aussi l'acceptation paisible de la mort inévitable, qui élimine tout le mal, et donc n'a pas à être craint.
L'œuvre de Lucrèce, après avoir été oubliée pendant plusieurs siècles, a été découverte par l'humaniste Poggio Bracciolini en janvier 1417 dans la bibliothèque d'un monastère allemand. Poggio avait été le secrétaire de nombreux papes, et pour imiter la célèbre redécouverte de Francesco Pétrarque, Poggio lui-même est devenu un collectionneur