DÉTERMINISME SCIENTIFIQUE,
PHYSIQUE NUCLÉAIRE
ET LA FUTURE
GUERRE DE L'ÉNERGIE
Jacques G. Chauveheid
12 mars 2003
1.
AVANT-PROPOS
2.
LA SITUATION EN THÉORIE NUCLÉAIRE
3.
L'INDÉTERMINATION DE BOHR EN 1927
4.
INDÉTERMINATION ET PHYSIQUE NUCLÉAIRE
5.
VERS LE COMMENCEMENT D'UNE SOLUTION
1.
AVANT-PROPOS
Les marchés boursiers
sont en crise depuis pas mal de temps et cette crise a affecté
en premier lieu le secteur de la soi-disant haute technologie, qui est
principalement la vieille électronique n'arrêtant heureusement
pas de se perfectionner. Il y a un certain nombre d'années que
l'industrie de l'informatique a accompli sa révolution de base,
mais d'autres révolutions technologiques semblent se faire attendre.
Comme nous allons le voir, ce retard est dû au manque d'avances
théoriques dans d'autres domaines, et cette remarque s'applique
donc à la fusion nucléaire contrôlée [1]
qui, pour des raisons simples, bat de l'aile depuis une cinquantaine d'années.
Cette mauvaise situation est annonciatrice de la crise de l'énergie,
tant redoutée par les experts et que nous devrons affronter dans
quelques années. Nous allons également vivre la "guerre
de l'énergie" qui semble avoir vraiment démarré
avec l'attitude belliqueuse de la Corée du Nord et les événements
plutôt troubles du Moyen Orient, ceux-ci ressemblant à une
foire d'empoigne pour le contrôle du pétrole. Suivant les
principes d'une analyse rationnelle, c'est à dire qui débute
par le vrai commencement, il est important de rappeler que les théoriciens-inventeurs
sont ceux qui ont toujours élaboré les procédures
à partir desquelles toutes les technologies ont été
développées. Les hommes d'affaires ne les rendent effectives
que dans une seconde phase qualifiée d'industrielle et évitent,
par tous les moyens légaux possibles, d'indemniser les inventeurs
sans lesquels leur industrie n'existerait pas.
Nous montrerons comment certains dogmes scientifiques, provenant de préconceptions
idéalistes subjectives, continuent de miner la science comme c'était
le cas au Moyen-Âge. Pour le comprendre, nous rappellerons la notion
d'idéalisme subjectif proposée par le marxisme, lequel est
en fait basé sur deux éléments fondamentaux. Le premier
est l'application de la méthode scientifique à l'étude
des phénomènes économiques et sociaux. Le second
postule que le marxisme englobe la somme actualisée des acquis
scientifiques incontestables.
Cette remarque positive à l'égard du marxisme n'implique
pas que ses fondateurs, ni leurs continuateurs, aient toujours été
parfaits, car l'utilisation de la méthode adéquate n'est
malheureusement pas une garantie absolue d'infaillibilité. Ceci,
parce que les humains commettent des erreurs et que les meilleurs scientifiques,
Albert Einstein y compris, se sont trompés de nombreuses fois.
Mais, ce qui fait les grands scientifiques se mesure par le bilan positif
de leurs travaux. Par exemple, Galilée et Einstein se sont souvent
égarés, ce qui n'enlève rien à l'immense valeur
de leurs découvertes.
Rappelons donc maintenant qu'un idéaliste objectif diffère
essentiellement d'un scientifique matérialiste par sa croyance
en Dieu. En d'autres termes, les idéalistes objectifs basent la
science sur une analyse objective des faits observés, tout comme
les scientifiques matérialistes qui sont athées. Dès
lors, ces deux groupes de chercheurs produisent les mêmes résultats
scientifiques valables, parce qu'ils sont également objectifs dans
la science. Il en va tout autrement pour les idéalistes subjectifs
qui créent d'abord un modèle de la réalité,
subjectif car c'est celui qui leur plaît, et mettent ensuite en
relief les résultats d'observation qui sont favorables à
ce modèle pré-établi. Cette attitude "bourgeoise"
les conduit alors à éliminer les résultats d'observation
qui sont contraires à leur point de vue, en les classant comme
"irrégularités statistiques" [2]
et autres. Cette, méthode plutôt simplist e a été
jusqu'à présent très efficace dans les institutions
perméables aux influences financières (bourses d'études,
financements de programmes de recherche, etc...).
À titre d'exemple d'idéologie idéaliste subjective,
mentionnons le fascisme (ici, aucune distinction formelle n'est établie
entre fascisme et nazisme), dont la véritable "bible"
n'est autre que "Le Mythe du XXme Siècle" écrit
par Alfred Rosenberg, auteur des lois raciales de Nuremberg. Dans ce livre
volumineux, Rosenberg n'utilise pas le mot "mythe" pour détruire
de prétendus mythes libéraux ou socialistes, mais bien pour
construire le mythe de la race aryenne supérieure, base idéologique
du nazisme. Ceci, parce que Rosenberg reconnaît que cette race supérieure
n'existe pas, raison précise pour laquelle il suggère de
l'inventer sur base de la création du mythe approprié, d'où
le titre du livre. On ne saurait être plus clair.
Dans ce qui suit, le lecteur, intéressé par la science et
ses vérités premières, comprendra pourquoi les préconceptions
idéalistes subjectives devraient, une fois pour toutes, être
extirpées de la science, de manière à permettre de
nouvelles propositions théoriques sur lesquelles de nouvelles technologies
pourront et devront s'appuyer pour résoudre le problème
de l'énergie. Sans ce type de solution, la future carence en énergie
signifierait la fin "proche" de l'humanité, sur les détails
de laquelle nous n'insisterons pas davantage ici.
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2.
LA SITUATION EN THÉORIE NUCLÉAIRE
Les connaissances scientifiques,
sur lesquelles le monde industriel est basé, viennent des recherches
expérimentales conduites dans les laboratoires, mais Einstein n'avait
pas de laboratoire quand il formula la première théorie
de la relativité en 1905. Dans un livre qu'il écrivit avec
Léopold Infeld en 1938 [3], Einstein expliqua
comment l'équivalence entre chaleur et énergie avait, au
19me siècle, été découverte par Joule et trois
autres qui étaient tous des physiciens amateurs (cette avance a
fourni la base théorique des moteurs à combustion interne
que nous utilisons encore). Actuellement, l'expérimentation est
devenue tellement chère qu'un individu ne pourrait plus effectuer
ce type de travail par lui-même. Néanmoins, d'après
Einstein, le travail théorique parallèle demeure assez bon
marché, parce que réalisé avec un crayon ou stylo
et quelques feuilles de papier.
Dans le même livre, Einstein et Infeld écrivirent que, "malgré
le grand nombre de données expérimentales et les nombreuses
tentatives de jeter un peu de lumière sur le problème nucléaire,
on est encore dans le noir au sujet de ses aspects les plus fondamentaux"
[3]. Le lecteur pourrait supposer que cette ignorance caractérise
l'année 1938 quand ce livre fut écrit. Cependant, dans l'introduction
à la nouvelle édition de 1960, Infeld, alors professeur
à Varsovie, indiqua que seulement quelques corrections mineures
étaient nécessaires pour l'actualisation du livre. Il les
détailla ensuite sans mentionner la théorie nucléaire.
Sept années plus tard, cette opinion d'Infeld fut corroborée
par l'éminent théoricien russe Lev Landau qui décrivit
la connaissance théorique du problème nucléaire comme
insatisfaisante parce qu'il n'existait pas de théorie qui soit
à la fois "conséquente" et "achevée"
[4]. Landau et son co-auteur Evguéni Lifshitz
insistèrent trois fois sur ce point précis dans un chapitre
relativement concis.
Certains pourraient argumenter maintenant que ces questions ont été
résolues par une théorie appelée "Chromodynamique
Quantique" (habituellement connue sous le nom de QCD), basée
notamment sur le concept de quark introduit en 1964 [5],
mais aussi sur une "algèbre" des symétries globales
dont le caractère physique est loin d'être établi.
Bien que les quarks paraissent être un outil indispensable et que
QCD ait connu certaines confirmations expérimentales, cette théorie
a été indiscutablement contredite par d'autres expériences
[2], ce qui rend difficile la croyance en sa validité.
De plus, la théorie QCD est si inconclusive au sujet d'aspects
fondamentaux tels que les solutions de ses équations, les masses
des quarks et leurs énergies de liaison [5],
qu'il est difficile de la prendre au sérieux. Le nombre d'articles
qui ratifient l'insuffisance de QCD quant à ses confirmations expérimental
es semble avoir augmenté récemment, mais cet aspect n'est
pas détaillé ici. L'important est que QCD soit avant tout
une théorie des forces nucléaires, qui ne contient aucune
expression même approximative de ces forces qui demeurent dès
lors sans description réelle. C'est comme si un botaniste écrivait
un chapitre sur une plante de laquelle il serait dans l'incapacité
de fournir une photo ou même un schéma approximatif. Cet
exemple met en relief le caractère futile d'une approche qu'on
pourrait difficilement qualifier autrement qu'idéaliste subjective.
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3.
L'INDÉTERMINATION DE BOHR EN 1927
La théorie QCD est
une des multiples extensions du concept d'indétermination bohrienne
dont nous rappelons maintenant la brève histoire. L'année
1927 fut marquée par le Congrès de Physique Solvay à
Bruxelles, durant lequel les idées de Niels Bohr favorisant l'indétermination
furent bien reçues (ces vues devinrent connues sous le nom d'"interprétation
de Copenhague"). Cette interprétation probabiliste des quanta
par Bohr rejeta la causalité si chère à Einstein
et contesta même l'existence d'une réalité physique,
ce qui paraît incroyable. Curieusement, à ce congrès,
Einstein fut le seul à soulever des objections publiques aux assertions
de Bohr.
Néanmoins, des théoriciens éminents comme Erwin Schrödinger
et Louis de Broglie, qui inventèrent la mécanique ondulatoire
en 1924 et 1926, marqueront plus tard leur accord sur les vues déterministes
d'Einstein, mais il sera trop tard [6]. Rappelons
que la mécanique ondulatoire donnera rapidement naissance à
la mécanique quantique par l'addition d'axiomes mathématiquement
impressionnants mais physiquement douteux (opinion personnelle). De plus,
à partir de 1932, Paul Dirac, à qui selon Einstein nous
devons la meilleure synthèse postérieure de la mécanique
quantique, commença à critiquer fortement les théories
quantiques "auxquelles il contribua tellement" [5].
En 1979, quelques années avant sa mort, Dirac affirma que "la
mécanique quantique n'était pas dans sa forme finale"
et qu'"il est possible que la nouvelle mécanique quantique
inclura le déterminisme conformément aux souhaits d'Einstein"
[7].
Il est important de noter que Bohr n'est pas un des fondateurs des mécaniques
ondulatoire et quantique, malgré sa contribution majeure sur l'atome
d'hydrogène en 1913. Dès lors, les vrais fondateurs de la
mécanique quantique, à l'unique exception de Werner Heisenberg
(voir sa mécanique des matrices en 1925), désapprouvèrent
l'indétermination probabiliste bohrienne. Il est donc étrange
que les livres d'études pour étudiants ne racontent pas
l'histoire de la façon correcte mais se limitent à citer
Einstein comme s'il avait été le seul opposant à
l'interprétation de Copenhague. De plus, pas un mot ne semble dit
dans les universités au sujet du vrai débat, de fondamentale
importance historique pour la science. Pourquoi ?
Le lecteur trouvera partie de la réponse dans ce qui suit: en 1935,
Einstein, Podolsky et Rosen publièrent un article, lequel critiqua
sévèrement la position indéterministe. Ce papier
devint rapidement fameux et l'est encore. Son contenu, couramment appelé
"théorie EPR", fait périodiquement l'objet de
nouvelles études. En 1936, Rosen, qui était assistant d'Einstein,
obtint une chaire universitaire temporaire en Union Soviétique,
suite à une recommandation qu'Einstein avait envoyée à
Molotov. L'article, parait-il, suscita grand intérêt en Union
Soviétique où il fut republié, mais il m'a été
difficile de vérifier ces détails. Jusqu'à maintenant,
je n'ai pu trouver un seul autre papier publié contre l'indétermination.
Certains opposants à l´interprétation de Copenhague
n'eurent apparemment d'autre choix que de développer leur position
déterministe dans les livres qu'ils publièrent eux-mêmes.
Ce fut le cas d'Einstein et de Broglie, ce dernier ayant publié
pas moins de six traités sur ce sujet avant 1968 [6],
malheureusement non traduits en anglais. Malgré cette opposition
surprenante et quelque peu difficile d'expliquer, la publication de deux
articles paraît projetée en 2003
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4. INDÉTERMINATION ET PHYSIQUE NUCLÉAIRE
L'indétermination de
Bohr est difficile d'opposer en physique atomique, parce que la dimension
des noyaux et électrons est très petite en comparaison des
distances qui les séparent (un atome est plus beaucoup grand que
ses composants). Par exemple, il existe beaucoup d'espace libre dans l'atome
d'hydrogène pour supposer que l'orbite d'un électron soit
indéterminée. Cette situation change radicalement en physique
nucléaire où le rayon d'action des forces nucléaires
est du même ordre que la distance entre les centres de nucléons
dans le noyau d'un atome (un nucléon est un neutron ou un proton
- la distance d'interaction entre particules est toujours calculée
entre leurs centres). Dans un noyau atomique, il n'y a donc pas assez
d'espace entre nucléons pour supposer une indétermination
spatiale, ce qui est illustré dans le paragraphe suivant.
Les forces nucléaires sont caractérisées par leur
portée, ou rayon d'action observé de 1,4 fermi (aussi appelé
distance de Yukawa; 1 fermi = un dix mille milliardième de centimètre).
Et ces forces disparaissant à la distance de 2 fermis. Suivant
l'approche statistique habituelle, la vitesse v d'un nucléon dans
un noyau de dimension moyenne est donnée par v = 0,00096/R , dans
le système cgs, R étant le rayon du nucléon [4].
Pour R = 1 fermi, v vaudrait donc 96.000 km/s, ce qui serait plus grand
que le quart de la vitesse de lumière. C'est la raison pour laquelle
les théoriciens ont élevé le rayon du nucléon
à 1,2 fermi, pour baisser la vitesse du nucléon à
une valeur qu'ils considèrent plus acceptable de v = c/4 (c ici
est la vitesse de lumière) [4]. Mais un tel
rayon nucléonique de 1,2 fermi impliquerait 2,4 fermis comme distance
minimale entre les centres de deux nucléons proches, ce qui est
inaccepta ble parce que les forces nucléaires disparaissent à
cette distance. Donc, la méthode statistique ne fonctionne pas
dans un noyau lié ou stable, parce que la distance entre les centres
de deux nucléons voisins devrait en réalité être
assez proche de la distance de Yukawa de 1,4 fermi.
Maintenant, supposer même une valeur inférieure de 1 fermi
pour R et respecter la distance de Yukawa entre centres de nucléons
proches, bien que cela impliquerait une "trop haute valeur"
pour v , aurait pour conséquence que les nucléons se pénètrent
l'un l'autre dans un noyau. Mais telle conséquence est en fait
compatible avec l'hypothèse des quarks relative aux composants
chargés des nucléons. En tout cas, l´important de
tout ceci est de démontrer la claire impossibilité de permettre
un espace libre pour des orbites nucléoniques indéterminées,
car la physique ne l'autorise pas.
On se demande alors pourquoi Landau et Lifshitz n'ont pas détaillé
ceci dans leur livre [4]. Ils auraient dû expliquer
que la procédure statistique implique une trop haute vitesse du
nucléon si on prend en considération la portée connue
des forces nucléaires. Mais ils ont dit à trois reprises
qu´il n´existait pas de théorie achevée, ce
qui était peut-être suffisant.
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5.
VERS LE COMMENCEMENT D'UNE SOLUTION
Le Ministère wallon
de la Science et la Technologie (Namur) a un programme intéressant,
appelé PIMENT, qui est un concours de chercheurs, indépendants
ou non, pour toute suggestion utile aidant à résoudre le
problème de l'énergie. Il était temps ! Mais les
responsables n'indiquent rien, dans leurs correspondances, au sujet d'aspects
importants comme la confidentialité ou la protection légale
de suggestions ou inventions (droits d'auteur-inventeur, etc..). Il paraît
donc que seulement des universités ou sociétés riches,
disposant d'une armée d'avocats spécialisés quand
c'est nécessaire, soient en mesure de participer sans risque. Il
y a ainsi des candidats qui ont suspendu leurs suggestions ainsi que leurs
travaux. Il y a environ deux ans, une directrice de ce Ministère
m'avait envoyé à ce sujet un paquet de formulaires dont
une analyse sommaire démontrait clairement que la protection de
ces droits ne concerne que ceux qui puissent disp oser d'un minimum de
plusieurs centaines de milliers d'euros à cet effet.
Ecrire
à l'auteur
RÉFÉRENCES
[1] J. Chauveheid: Une Approche d'Énergie Modérée
à La Fusion Nucléaire, preprints d'avril et mai 2001.
[2] A.D. Krisch: Collisions between Spinning Protons,
Scientific American, vol. 257, p. 42 (août 1987).
[3] A. Einstein et L. Infeld: L'Évolution de
la Physique, éd. anglaise (Simon & Schuster, New York, 1938-1966)
pp. 48, 257, 293.
[4] L. Landau et E. Lifshitz: Mécanique Quantique
(Mir, Moscou 1967), pages 511 à 520.
[5] A. PAIS: "Inward Bound": Au sujet de
Matière et Forces dans le Monde Physique (Oxford University Press,
1986) pp. 28, 258, 261, 288, 361, 391, 558, 589.
[6] L. de Broglie: Ondes Électromagnétiques
et Photons (Gauthier-Villars, Paris 1968), pp. 2, 4, 60.
[7] J. Gliedman: Le Débat Quantique, Science
Digest, vol. 91, p. 74 (juin 1983).
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