IV-7
Causes des lois de la physique

 

Les lois physiques sont-elles entièrement arbitraires, ou sinon dans quelles mesures peut-on les déduire de la théorie de l'autogénération logique? Dit autrement, cette théorie pose t-elle des contraintes sur les lois physique possibles? Et si oui, jusqu'où cela permet-il de déduire nos lois physiques?

Les lois de conservation

Les principales lois physiques sont des lois de conservation absolue: de l'énergie, de la masse, des charges, du mouvement, etc. Mais aussi, les constantes physiques et les lois physiques ne changent absolument pas. Ceci serait une conséquence logique directe de la règle 5 vue au chapitre III-3: dans un système d'implication logique, une fois résolus les paradoxes fondateurs, alors chaque implication logique est rigoureusement déterminée. En clair, une fois créées lors d'une première implication, les lois physiques se reproduisent à l'identique à chaque implication qui suit, à l'infini. Ce qui implique évidemment que les constantes physiques ne changent pas. Il en va évidemment de même pour les quantités qu'elles manipulent. Par exemple la charge électrique d'un système reste constante, et toute création ou destruction de charge s'accompagne automatiquement de la création ou destruction d'une charge opposée. Ces contraintes sont d'une force infinie, comme toute contrainte logique, au point que par exemple charge et anticharge ne peuvent se créer ou s'anihiler que lors du même événement quantique.

La gravitation

On pourrait se demander, d'après le chapitre IV-5, pourquoi le nib a cette «forme»?

C'est que, si il n'avait pas ces propriétés relativistes, on n'aurait pas de gravitation. La gravitation n'est pas un «champ» comme le champ électrique, mais de la déformation de l'espace. Déformation bien trop faible pour être visible à nos yeux, mais qui suffit à attirer nos corps vers le sol. Gravitation et Relativité sont donc liés. Sans Relativité, pas de gravitation.

On peut se demander à quoi ressemblerait un univers sans gravitation. Si notre univers n'avait pas de gravitation, mais toutes choses égales ailleurs, il serait aujourd'hui rempli uniformément d'un gaz d'hydrogène et d'hélium à très basse pression et à une température glaciale. Aucun Soleil ni aucune étoile pour illuminer ce vide vertigineux, ni pour fabriquer d'autres éléments nécessaires à la formation de planètes et à l'apparition de la vie. A la place, un éternel billard d'atomes neutres, se heurtant indéfiniment sans jamais s'organiser. De tels univers sont logiquement possibles, et donc ils existent probablement, au moins en tant qu'objets logiques. Mais il est clair qu'aucun corps ne permet de s'y incarner.

Donc on peut dire que la loi de gravitation est anthropique (chapitre IV-6). La gravitation étant une conséquence de la Relativité (en particulier de l'espace de Minkowski), cette dernière est donc elle aussi indispensable à l'apparition de la vie. La Relativité est donc elle aussi anthropique. Des univers non-relativistes, tels que des séries dans les ensembles de trinômes, ont bien trois dimensions, qui ressemblent énormément au nôtre. Toutefois ils ne sont pas des espaces de Minkowski, et donc ils ne sont pas relativistes. Et donc, dépourvus de gravitations, ils ne permettent pas l'apparition de la vie.

On peut tout de même supposer qu'il y ait d'autres solutions que la gravitation pour amener la matière à s'agglomérer, interagir et évoluer suffisamment pour donner la vie. Mais l'univers relativiste, avec sa gravitation, semble le moyen le plus simple pour arriver à ce résultat. L'affaire ne doit pas être si facile, car, même dans notre univers, seule une infime proportion de la matière totale est effectivement dans les bonnes conditions pour donner la vie. Des solutions plus complexes sont donc encore plus improbables.

Les incertitudes de Heisenberg et l'espace flou à petite échelle

Nous avons dit à plusieurs reprises, dans ce qui précède, que les particules sont toujours dans l'espace à trois dimensions, avec une précision parfaite. En fait non, car, à petite échelle, l'espace est rugueux, bosselé. Les incertitudes de Heisenberg permettent aussi à des particules d'exister pendant un temps très court, alors qu'elle ne le devraient pas. Elles permettent aussi à des fluctuations de l'espace d'exister. Ainsi, dans cet espace bosselé, les particules ne sont pas idéalement dans les trois dimensions. L'écart est certes faible, mais il est observable.

Pourquoi en est-il ainsi?

Comparons avec un gaz: bien que ce gaz soit formé d'un grand nombre de molécules se déplaçant dans tous les sens, le gaz a une température moyenne uniforme, une pression uniforme, une densité uniforme, etc. La comparaison est bien évidemment avec notre vide formé de particules virtuelles qui se tiennent en moyenne très près de notre espace à trois dimensions. Toutefois, le gaz se comporte ainsi parce que les particules échangent de l'énergie entre elles, ce qui nous amène à un effet de moyenne. Mais il n'y a rien de similaire dans l'espace des nibs.

On peut donc supposer que de se rassembler dans un espace à trois dimensions est une propriété intrinsèque des nibs... Comme pour les trinomes, qui ne peuvent pas exister en dehors de leur structure d'ensemble à trois dimensions. Ou bien que ce serait une conséquence de leur «forme». Toutefois, on peut aussi supposer l'existence d'un «mécanisme berger» ramenant les particules dans notre espace à trois dimensions, dès qu'elles s'en éloignent un peu. Un tel mécanisme pourrait être un rebouclage logique, comme vu au chapitre IV-6: parmi un nombre incommensurable de possibilités d'évolution de notre univers, seule une est cohérente (à trois dimensions) c'est donc celle-ci qui serait sélectionnée. Des écarts temporaires (incertitudes de Heisenberg, espace rugueux) ne gêneraient pas, mais des écarts plus importants amèneraient des incohérences telles que la disparition de matière et de charges dans d'autres dimensions. Tout écart par rapport à la norme serait donc rapidement corrigé. Dans ce cas, il est remarquable qu'une chose aussi abstraite qu'un rebouclage logique puisse avoir une telle force, et agir inlassablement un nombre incalculable de fois, au point d'être un des acteurs les plus puissants de la physique. Mais il n'y a rien d'étonnant à ça, si notre univers n'est formé que d'éléments logiques. Dans son domaine, la logique a une force infinie, et elle ne s'use jamais.

Les propriétés du vide

Les physiciens ont l'habitude de dire que le vide a des propriétés, comme la vitesse de la lumière, les constantes physiques, etc. Ce qui implique que le vide serait «quelque chose», une «membrane en caoutchouc», voire un «éther», qu'on aurait pris la précaution de rendre relativiste afin de ne pas se faire pincer à nouveau par Michelson et Morley. Et sans se soucier de comment cet éther serait écrabouillé par les équations d'Einstein.

En fait, on a bien vu au chapitres IV-4 que les nibs génèrent l'espace, et même l'espace-temps relativiste. Ce faisant, ils le font forcément d'une certaine façon, toujours identique. On a vu par exemple que la limite de la vitesse de la lumière, et cette vitesse elle-même, est générée par l'angle (dans l'espace de Minkowski) selon lequel chaque nib «voit» les précédents. On peut invoquer le même principe pour expliquer toutes les autres constantes, la gravitation, le champ électrique, etc.

Ainsi, non seulement l'espace est la structure (au sens de la théorie des ensembles) de l'ensemble des nibs, mais en plus, ces nibs lui confèrent des propriétés comme d'être relativiste, de pouvoir être parcouru par des champs électriques, magnétiques, faibles, forts, etc. dans des proportions déterminées par des constantes physiques telles que la permittivité du vide.

Toute la complexité de notre monde va donc aux nibs, et à la façon dont ils se relient, au lieu d'un hypothétique «éther». Mais c'est au fond bien plus simple comme ça, d'avoir seulement des nibs, que de supposer des nibs plus un continuum.

Et quand on cherche à mesurer les propriétés du vide, notre instrument de mesure indique en fait les propriétés des nibs dont cet instrument est lui-même fait. Le plus fort est que l'on observe effectivement toujours le même résultat, même si on fabrique un autre appareil.

Et l'espace est bien une propriété «abstraite», qui n'existe que comme moyen commode de décrire les interactions entre nibs.

Asymétrie matière-antimatière (spéculation)

Les réactions nucléaires sont en principe symétriques, donnant par exemple toujours la même quantité de matière et d'antimatière. Il y a toutefois quelques violations de symétrie, comme avec la désintégration des kaons (particules instables formées de deux quarks), qui donne un peu plus souvent une particule qu'une anti-particule. Aujourd'hui, de tels phénomènes ne se produisent qu'au laboratoire, mais peu de temps après le Big Bang, à une époque où toutes sortes de particule existaient en équilibre, cet écart a pu favoriser la matière sur l'anti-matière, expliquant qu'elle seule existe aujourd'hui.

Une telle violation de symétrie est encore un mystère pour la physique. Même pour la théorie de l'autogénération logique, elle nécessite que le nib fondateur ait été créé avec cette propriété arbitraire, par le simple jeu de l'absurdité créatrice, sans cause extérieure. Ce problème peut aussi se discuter dans le cadre du principe anthropique (chapitre IV-6). Il existe toutefois une preuve expérimentale dans le sens de l'absurdité créatrice produisant un écart arbitraire: l'observation au laboratoire de violations d'amplitude différentes dans les plasmas de quark-gluons. Il y apparaît des «domaines» avec chacun une physique différente! Ainsi, les mêmes cause donnant les mêmes effets, les physiciens seraient arrivés à remonter suffisamment près du Big Bang pour observer la création d'une loi de la physique! Toutefois cette loi n'a que peu d'influence en pratique, et ces domaines disparaissent quant les particules du plasma de quarks-gluons refroidit en matière ordinaire.

Toutefois il existe une hypothèse où cette violation de symétrie s'explique simplement et logiquement, que l'on a vue au chapitre IV-5, sous le titre «Une explication élégante du champ gravitationnel». Dans cette hypothèse, le champ gravitationnel, et la déformation associée de l'espace, ne se transmet pas comme les autres champs, mais comme des vagues sur le front de réification du système d'auto-génération logique. (au besoin, ce front de réification serait l'oeuvre de particules virtuelles, comme par exemple les fameux bosons de Higgs). Ainsi, la masse s'expliquerait par une déformation de ce front, qui est aussi la courbure relativiste de l'espace autour de cette masse. D'autres types de charges pourraient alors s'expliquer aussi par d'autres sortes de déformations de ce front.

Ces vagues et déformations du front de réification auraient des propriétés symétriques, qu'elles soient en avance ou en retard par rapport à la moyenne générale. Différents types de vagues correspondraient alors à différents types de charge. Par exemple une avance correspondrait à une particule, et un retard à une anti-particule. Toutefois, on sait bien que quand une vague prend une certaine ampleur, sa forme n'est plus symétrique (entre le haut et le bas) (en physique, on dit qu'il apparaît des phénomènes non-linéaires). Un phénomène similaire sur un front de réification pourrait alors favoriser la particule sur l'anti-particule, ou plus généralement les violations de symétries dans l'interaction faible.

Un indice dans le sens d'une interprétation des propriétés des particules en tant que position géométrique du nib dans l'espace de Minkowski est que les kaons, en violant la symétrie matière anti-matière, violent aussi dans les mêmes proportions la symétrie droite-gauche.

Peut-on démontrer toute la physique avec la théorie de l'autogénération logique?

Les raisonnements précédents ont permis de retrouver certaines des propriétés les plus bizarres des photons ou du vide.

Mon intuition me commande de chercher dans cette direction. Il ne manque peut-être plus qu'un seul élément, pour achever de connecter cette partie à la physique connue. On verra déjà quelques résultats encourageants au prochain chapitre IV-8, comme de prévoir deux catégories de particules, qui existent réellement: les bosons et les fermions, et certaines de leurs propriétés parmi les plus étranges, comme d'être inobservables sur leur trajet.

Pourrait-on prévoir d'autres entités, comme le champ électrique, l'interaction faible, l'interaction forte?

Pourrait-on, à partir de considérations géométriques simples sur la forme des nibs, prédire les valeurs exactes des constantes physiques, par exemple les constantes de couplage des différentes forces de la physique? (Toute prédiction de cet ordre verrait un Nobel bien mérité à son auteur, et validerait la théorie de l'autogénération logique aux yeux de la science officielle).

Je n'en suis pas sûr. En effet, on a vu que les nibs peuvent avoir des propriétés «ad-hoc», non démontrables, fixées au hasard (un hasard anthropique, chapitre IV-6,) lors du Big Bang (ou absurdité créatrice, voir chapitre III-3, règle 3). Ces nibs sont alors logiquement contraints de produire d'autres nibs identiques, transmettant leurs propriétés sans les changer. C'est cette contrainte logique qui interdit à la physique ordinaire de modifier ses propres lois.

Toutefois, la Mécanique Quantique prévoit la formation de «domaines», des zones d'espace ayant des lois de la physique différentes (Les publications anciennes disent plutôt des «textures», et c'est le mot que j'employais dans la version 1). C'est ce qui a effectivement été observé dans le plasma de quarks et gluons. Ce que dit la théorie du processus d'autogénération logique, est qu'il serait apparu un indéterminisme logique, ou un paradoxe, dont la résolution aurait entraîné l'émergence d'une nouvelle loi arbitraire, comme expliqué dans le chapitre III-3, règle 6. Cette nouvelle loi est alors contrainte de se propager sans être changée.

Ainsi, d'après les théories du Big Bang, les quatre forces fondamentales seraient apparues seulement quelques infimes fractions de secondes après le Big Bang, lors d'un événement particulier, appelé «brisure de symétrie». D'après la théorie de l'autogénération logique, une indétermination aurait pris les lois physiques précédentes en défaut, forçant l'apparition de nouvelles lois différentes. Depuis, les nouvelles lois sont obligées de se propager sans être changées.

Il n'est donc pas du tout sûr que l'on puisse démontrer toute la physique, si elle comporte de tels éléments arbitraires, voire locaux et accidentels.

Toutefois on pourrait essayer, par exemple en posant que un nib avec une charge électrique est le même nib qu'avec une charge neutre, mais avec une orientation différente dans l'espace de Minkowski (par exemple dans une dimension supplémentaire). Ainsi, une particule neutre et une particule chargée auraient un espace local différent, et des lignes d'univers différentes, ce qui explique alors facilement leur comportement très différent, sans rien invoquer d'autre que la Relativité restreinte. Il serait fascinant que l'on puisse retrouver le champ électrique, voire les interactions faibles et fortes, à partir de telles considérations de géométrie simple dans l'espace de Minkowski!

Ceci nous mène donc à l'état actuel (2012) de mes réflexions sur ce sujet. Je continue bien sûr à réfléchir, et si je trouve, j'ajouterai des chapitres à cette partie.

Théorie des Cordes et Supersymétrie (spéculations)

Il s'agit de théories émises par des scientifiques, afin d'expliquer l'apparente contradiction entre la Relativité et la Mécanique Quantique. Elles sont aujourd'hui (2012) encore spéculatives.

La Théorie des cordes suppose que les particules ne sont pas des points, mais des petites cordes vibrantes, chaque résonance produisant une des particules connues. Cette théorie n'est pas compatible en l'état avec la théorie des nibs, car on reste dans la notion d'objets disposés dans un espace préexistant, dont il faut alors expliquer la nature, qui est forcément sub-particulaire et extra-particulaire. De plus cette théorie prévoit un espace à 11 dimensions, dont certaines sont «enroulées» de manière ad-hoc pour être inobservables. Cela fait trop d'ajustements, à mon avis.

La Supersymétrie, elle, invoque un paramètre supplémentaire dans la classification des particules connues, de sorte que chacune d'elle a un partenaire supersymétrique. L'existence de telles particules supersymétriques a été postulée principalement pour expliquer la matière noire en astronomie, car elles n'interagiraient pas du tout avec la matière ordinaire. Cette théorie est entièrement compatible avec tout ce qui est écrit dans cette partie, juste qu'elle n'est pas prouvée. Les particules supersymétriques les plus légères sont à la portée du collisionneur du CERN. On devrait donc bientôt les trouver... ou sinon, abandonner la théorie de la Supersymétrie.