L’ Espace physique entre mathématiques et philosophie PDF

Un article de Wikipédia, l’encyclopédie libre. En physique, le terme d’éther a recouvert plusieurs notions différentes selon les époques. Empédocle, a qui l’on doit la théorie classique des quatre éléments, parle fréquemment de l’éther comme d’une entité différente. En dehors des corps qui nous entourent ici-bas, il existe un autre corps, séparé d’eux, et possédant une nature l’ Espace physique entre mathématiques et philosophie PDF’autant plus noble qu’il est plus éloigné de ceux de notre monde.


L’espace de la relativité générale n’est pas celui de la physique quantique. L’espace de Newton n’est pas celui de Leibniz. L’espace d’Euclide n’est pas celui de Riemann, ou d’Alain Connes. Physiciens, philosophes, et mathématiciens n’ont cessé de discuter et de modifier la notion d’espace, d’en critiquer le statut et la pertinence : réalité ou illusion, objet physique ou entité métaphysique… ?

Quelle signification philosophique peut-on accorder à l’espace et aux notions physiques qui lui sont liées, selon nos différentes théories physiques, contemporaines ou en gestation ? Quel présupposé philosophique y recouvre l’introduction de tel ou tel concept mathématique ? Ces questions ne sont ni purement académiques, ni surannées. Bien au contraire, leur pertinence sous-tend la recherche la plus actuelle en physique théorique. Le statut philosophique de l’espace physique reste indéterminé. Cet ouvrage (actes du colloque de Cargèse, 2001) y consacre ses réflexions, à la lumière de la physique la plus moderne.

Cette nouveauté, qui a créé bien de confusions, a fini par être assimilée à l’éther, sans que toutefois Aristote ait utilisé le mot pour la désigner. Aux premiers siècles, une sorte de consensus entérine la confusion. Ocellos de Lucanie et Aristote aux quatre éléments ont adjoint un cinquième corps, doté d’un mouvement circulaire et dont ils pensent qu’il est la matière des corps célestes. Aristote soutient que  l’âme tire son origine  de ce cinquième élément. Xénarque écrit un traité Contre le cinquième élément dont la connaissance devient indispensable dans toute discussion de l’éther. Cesare Cremonini écrit une réfutation en 1616 et Galileo le mentionne encore. Isaac Newton élabore sa théorie de la gravitation universelle où la force gravitationnelle se transmet instantanément d’un corps à l’autre, sur des distances quelconques et à travers l’espace, vide ou non.

Newton, bien que satisfait de l’efficacité de sa théorie, ne se satisfaisait pas de cette situation où une force se transmet à travers le vide. Principia, conçoit-il une  espèce d’esprit très subtil qui pénètre à travers tous les corps solides , ajoutant que  c’est par la force, et l’action de cet esprit que les particules des corps s’attirent mutuellement  : un éther mécanique, emplissant l’espace et permettant la transmission de la force gravitationnelle. Cet éther est médiateur de la force gravitationnelle mais n’y est pas soumis, et semble soustrait aux caractéristiques et principes physiques énoncés dans les Principia. Newton considéra un éther répondant aux fortes contraintes du transport de la force gravitationnelle : dispensé d’être soumis aux mêmes principes que la matière ordinaire, il était doué d’un rôle actif assimilé à l’intervention de Dieu sur le monde naturel.

Benjamin Franklin expliquait l’électrification et la décharge électrique des corps par la présence d’un éther composé de particules attirées par les corps mais se repoussant entre elles. Pour John Canton, l’éther était l’air lui-même. En 1801, Thomas Young développa l’interprétation de la lumière comme vibration d’un éther, pour rendre compte de phénomènes liés à la diffraction à l’aide de l’interférence des ondes. 1830, la théorie d’Augustin Fresnel, suivant laquelle la lumière est une ondulation d’un éther, s’impose : pour rendre compte de la polarisation, ce que ne pouvait faire la théorie de Young, il dut considérer l’éther comme solide et élastique. En 1887, le résultat de l’expérience de Michelson-Morley, sur l’optique des corps en mouvement, contredisait les prévisions de toutes les théories de l’éther. Après tout, avons-nous d’autre raison de croire à l’existence des objets matériels ?

La conception et la perception de l’éther, après 1905, ont été profondément influencées par les travaux d’Albert Einstein sur la théorie de la relativité, restreinte en 1905, puis générale en 1916. Cet éther luminifère reste dans un repos absolu et constitue un repère préférentiel dans lequel les phénomènes électromagnétiques prennent place, et dans lequel la lumière possède une vitesse constante. En 1905, Einstein propose la relativité restreinte qui postule l’équivalence totale des lois de la physique, y compris électromagnétiques, quel que soit le référentiel. Cela implique la constance de la vitesse de la lumière, quel que soit le référentiel, et rend sans objet le concept d’éther. Mais il s’avère difficile de convaincre les physiciens de l’époque de l’absence d’éther, et notamment Lorentz qui n’en sera jamais convaincu. En 1913, Einstein développe la relativité générale. Dans un premier temps, il trouve dans cette théorie des raisons supplémentaires d’abandonner complètement l’éther.

Or, la conception de l’éther de Lorentz, telle que présentée par Drude, impliquait précisément d’attribuer des caractéristiques physiques, et donc une certaine  réalité , à l’espace. Pour Einstein la cause de l’éther est dès lors entendue. Cependant, cette position se modifie à partir de 1916, sous l’influence conjuguée d’une correspondance avec Lorentz, et de polémiques avec le physicien allemand Philipp Lenard. Toutefois, il rejette énergiquement le caractère stationnaire de l’éther défendu par Lorentz, c’est-à-dire la conception d’un médium rigide qui possède son propre référentiel dans lequel il est au repos, car cela est contraire au principe de relativité.

Mais Einstein ne juge pas ces idées suffisamment matures et ne publie rien concernant ce  nouvel éther  pendant plus de deux ans. Dans cette réponse, il accorde à Lenard que la théorie de la relativité générale implique d’accorder des propriétés physiques à l’espace. L’éther de la relativité générale est un médium, mais non-substantiel et ne comportant pas de  points  dont on peut suivre le mouvement dans l’espace. Cela ne suffit cependant pas à calmer les violentes campagnes anti-Einstein, menées notamment par Lenard et Ernst Gehrcke, qui trouve son apogée pendant l’année 1920. Loin d’apaiser les critiques contre la relativité générale et le principe de relativité, le fait pour Einstein d’accepter une certaine forme d’éther semble donner du grain à moudre à ses adversaires.

Le problème de l’action à distance est apparu avec la théorie de la gravitation de Newton, où la question se pose inévitablement de savoir si les forces d’attraction se propagent instantanément et à distance, sans médium de transport, ou au contraire de proche en proche au travers d’un médium. D’un autre côté, le développement de la théorie de l’électromagnétisme, par Maxwell et Lorentz, mène également à imaginer l’existence d’un éther, mais dont aucun modèle mécanique ne s’avère cohérent avec l’expérience. Mais Einstein fait remarquer que Lorentz dépouille l’éther de toute propriété mécanique sauf une : son immobilité. Einstein, dans la deuxième partie du discours, montre alors que la théorie de la relativité restreinte enlève cette dernière propriété mécanique de l’éther, achevant selon lui le mouvement amorcé par Lorentz.

Mais une réflexion attentive nous enseigne, cependant, que le principe de relativité restreinte n’implique pas de dénier toute existence à l’éther. Cette conception d’un éther, à laquelle mène l’approche de Mach, diffère par un aspect essentiel des éthers de Newton, Fresnel ou Lorentz. L’éther de Mach non seulement conditionne le comportement des masses inertes, mais aussi est conditionné, en ce qui concerne son état, par elles. Dans la dernière partie du discours, Einstein explique comment ces idées de Mach ont contribué à mener à la relativité générale et comment la notion d’éther peut évoluer avec cette dernière théorie. Il décrit également les relations de cet éther avec les interactions gravitationnelles et électromagnétiques.

Einstein insiste sur le fait que l’on ne peut imaginer de région de l’espace dénuée de potentiel gravitationnel, car c’est ce potentiel qui définit localement la métrique de toute région de l’espace selon la théorie de la relativité générale. Nous pouvons résumer comme suit : selon la théorie de la relativité générale, l’espace est pourvu de propriétés physiques, et dans ce sens, par conséquent, il existe un éther. Dictionnaire d’histoire et philosophie des sciences. Idées grecques sur l’homme et Dieu, Paris: Les Belles Lettres, 1971, p. Aristote selon le pseudo-Plutarque, Placita philosophorum, I, 6, 881. Pierre Boyancé, Études sur le Songe de Scipion, 1936, p. Voir Les cahiers de science et vie, Hors série sur Newton de février 1993, article P40 de M.

Robert Iliffe, chercheur à l’Institut d’Études Historiques de l’Université de Londres. Citation issue du Dictionnaire d’histoire et philosophie des sciences. Article Champ rédigé par Mme Françoise Balibar. Article Champ rédigé par Mme Françoise Balibar, dans le Dictionnaire d’histoire et philosophie des sciences.