Comme le savent tous ceux qui ont lu Lee Smolin, ou bien les blogs de John Baez, la physique dans son aspect théorique, mathématique, est actuellement enlisée dans l'ornière : la recherche de pointe sur les grands problèmes et apories légués par le 20 ème siècle n'avance plus (voir l'ouvrage de Smolin "Rien ne va plus en physique", commenté à plusieurs reprises sur les blogs Mathesis universalis).

Face à cette situation, les physiciens théoriciens réagissent de manières multiples : ils peuvent, comme Smolin, souhaiter rééquilibrer les programmes de recherches en faveur de leur propre domaine de prédilection (qui est la gravité quantiqueà boucles pour Smolin) par rapport à l'importance trop écrasante donnée (pour des raisons variées, dont certaines sont peu innocentes) à la théorie des cordes.

Certains, comme c'est aussi le cas de Smolin, pensent que le problème dépasse le cadre de la pure physique, et appellent de leurs voeux l'émergence d'un "nouvel Einstein", qui serait un exemple de savant-philosophe.

John Baez, quant à lui, déclare abandonner la gravité quantique à boucles pour se concentrer sur les structures mathématiques (catégoriques) de la physique fondamentale.

Quant à nous, notre optique est différente , de nature philosophique, et ne vise évidemment pas à la recherche de pointe : nous pensons que comme l'a dit Brunschvicg, l'apparition de la physique mathématique il y a 4 siècles correspond à un "changement d'axe de la vie religieuse".

Nous imitons aussi Brunschvicg dans un des aspects de son approche qui lui a beaucoup été reproché (par Sartre, Nizan et alii) et qui est l'aspect "alimentaire et assimilateur" de cette pensée, caractérisée aussi (à tort selon nous) par Merleau-Ponty comme une "pensée de survol".

"Pensée alimentaire", cela veut dire dans la bouche de Sartre que Brunschvicg prend et assimile, pour la construction de sa philosophie, tout ce qui lui semble digne d'être "absorbé" et rejette le reste.....

C'est un peu l'attitude que nous voulons avoir ici concernant la physique : et c'est pourquoi nous proposons de revenir à des aspects apparemment "dépassés" (mais qui ne le sont pas du tout), notamment ceux de la mécanique classique, celle qui débute avec les travaux de Galilée et Newton et culmine avec la beauté mathématique stupéfiante des théories de Lagrange et Hamilton.

Bien entendu, celle ci est "dépassée" par la relativité et par la mécanique quantique.

Mais il n'en reste pas moins que ce n'est pas du temps perdu selon nous de refuser le sensationnalisme (qui est surtout le fait des articles de vulgarisation) des dernières "théories des cordes" pour revenir sur la bonne vieille mécanique et essayer de clarifier et approfondir ses principes.

C'est d'ailleurs exactement ce que dit un très grand scientifique qui fut aussi un grand homme politique : Paul Painlevé (1863-1933) dans ses "Axiomes de la mécanique : étude critique":

"C'est un sage avertissement de dire que la théorie de la relativité est comme un vin trop fort qui grise les cerveaux insuffisamment entraînés à la sévère discipline de la science.

Pour s'aventurer sans vertige dans de telles spéculations, la première condition est d'avoir compris à fond les axiomes de la mécanique classique".

Ces lignes ont été écrites en 1922, mais inutile de dire que l'avertissement salutaire donné ici vaudrait encore plus pour les modernes théories de cordes et la fascination qu'elles exercent sur des esprits certes pleins d'intelligence mais un peu fragiles.

Voici une thèse online consacrée au destin politique exceptionnel (commencé  avec ses courageuses prises dde position en faveur de Dreyfus) de ce grand savant-philosophe:

Deux oeuvres ont exercé sur moi une fascination toute particulière dès l'adolescence: "La machine à explorer le temps" de H G Wells et "La jetée", film réalisé au début des années 60 par Chris Marker, et consistant en une série de diapositives fixes (et qui a été adapté récemment à Hollywood dans "L'armée des 12 singes") ; les deux portent sur le voyage dans le temps.

http://www.lesiteducinephile.net/autopsie/la_jetee.htm

http://fr.wikipedia.org/wiki/La_Jet%C3%A9e

http://www.devildead.com/jetee/jetee.php

http://www.arte.tv/fr/cinema-fiction/Court-circuit/Mercredi/01_20juin/808770.html

"Ceci est l'histoire d'un homme marqué par une image d'enfance" : ainsi commence le film (ou plutôt "photo-roman") de Chris Marker, et tel pourrait être le motif de la fascination qu'exerce, contre tout esprit logique, le voyage temporel, qui permet, autre citation (approximative) du film , de "naitre une seconde fois dans un corps adulte".

Une autre explication de cette fascination, et concernant plus particulièrement le voyage vers le passé, résiderait dans le fait qu'il permet de revoir (ressusciter ?) les morts, que ceux ci soient seulement importants pour celui qui entreprend le voyage (des êtres aimés disparus) ou bien dans une perspective historique (Hitler, Mahomet, Jésus....).

"Qu'est ce que le Temps ? un mystère !" note Thomas Mann au début de la seconde partie de "La montagne magique" ; et d'ailleurs tout ce roman peut s'envisager comme une longue méditation sur le Temps, une sorte de "séduction de la mort et de la maladie" obligeant le héros du livre, Hans Castorp , à renoncer à mener la vie bourgeoise d'ingénieur à laquelle son éducation l'avait préparé et à mener pendant 7 ans une vie d'oisiveté parmi les pensionnaires d'un sanatorium de haute montagne à Davos (ville qui on le sait a été reconquise par les magnats de la haute finance et de la mondialisation). Mann qualifie son oeuvre d'hermétique justement parce qu'elle porte sur le Temps, dimension hermétique par excellence.

Aristote quant à lui disait du temps qu'il est difficilement intelligible ("molis kai amudrôs")... et lors de ce qui est notre "maintenant", Lee Smolin, que certains qualifient de "nouvel Einstein" , fixe comme tâche à la nouvelle physique de renouer avec les ambitions philosophiques qui étaient encore celles d'Einstein et des fondateurs de la mécanique quantique (comme Heisenberg), et de réfléchir sur la nature du Temps (qui est selon lui, comme selon Bergson, au delà de la simple représentation mathématique comme une ligne continue, dont le défaut est de "geler" ce qui constitue l'intimité temporelle même, celle d'une réalité "en train de se faire").

Bien entendu, la plupart des gens qui ont réfléchi là dessus rejettent la possibilité physique de tels "voyages", en particulier vers le passé : des paradoxes apparaissent aussitôt, parmi lesquels le plus connu (mais pas le plus fort) est celui de la possibilité de tuer son propre grand père, ou père (plus souvent cités que la mère...bizarre bizarre). Les amateurs de science fiction connaissent bien toutes les parades qui ont été imaginée, ainsi par exemple celle des "mondes multiples" d'Everett ou du "multivers" de Deutsch. Une autre objection bien connue est celel ci : si le voyage temporel était possible, alors il aurait été réalisé à un moment du Temps, et donc nous devrions voir apparaitre à tout bout de champ des "explorateurs du temps" venus du futur. Là encore des parades ont été trouvées, par exemple celle selon laquelle de tels voyages nécessiteraient une quantité énorme d'énergie, et donc devraient être limités en termes de longueur du voyage en durée temporelle) ou de masse "transportée".

On sait que Feuerbach interprétait le christianisme selon un schéma "non ontologique" : les épisodes relatés dans les Evangiles ne décriraient  pas des péripéties "réellement arivées", mais tout simplement les désirs fondamentaux de l'humanité. On pourrait envisager les études sur le thème du "voyage temporel" à un tel niveau (minimaliste).

Un autre niveau doit être cependant abordé, même s'il est loin du niveau de la "réalité physique d'un tel voyage" : c'est celui des études de physique (spéculative et mathématique), très sérieuses, qui sont de plus en plus nombreuses dans ce domaine.

Dix ans après le livre de H G Welles, la théorie de la relativité restreinte d'Einstein (en 1905) venait creuser une brèche profonde dans la conception newtonnienne d'un Temps absolu. dix ans plus tard encore, soit en 1915, venait la relativité générale, dont certains modèles semblent permettre un voyage temporel, et un voyage d'une nature tout à fait particulière liée aux CTC ("closed timelike curves").

Il s'agit des courbes spatio-temporelles décrites par un corps (une machine ?) ne dépassant jamais la vitesse de la lumière ("timelike") et fermées, ce qui veut dire qu'il revient sur lui même "en boucle" dans l'espace temps ... "quelqu'un" qui serait dans un tel vaisseau ne verrait aucun phénomène anormal, l'écoulement des pendules serait toujours orienté normalement, vers le futur, la vitesse serait de celles permises par la physique (inférieure à la vitesse de la lumière) mais à un moment il rejoindrait un point où il serait déjà passé , la courbe spatio-temporelle se coupant elle même : en gros, il reviendrait donc quelque part dans le passé sans jamais cesser d'aller vers le futur... en 1949 Gödel a montré que de tels modèles existent en résolvant les équations de champ d'Einstein dans des conditions particulières.

Une autre avancée théorique est celle des "trous de vers"  ("wormholes") et autres trous noirs de Kerr, où là encore la relativité générale (jamais encore remise en question, puisque ses prédictions ont toujours été vérifiées jusqu'ici) montre qu'il existe une possibilité de relier un point dde l'espace temps à un autre de manière "exotique"...

bien entendu on reste là dans le domaine spéculatif : par exemple Tipler a montré qu'un cylindre de longueur infinie, tournant sur lui même à une vitesse environ de la moitié de celel de la lumière, permettrait d'effectuer des chemins "closed timelike" (donc retour dans le passé) à la manière prédite par Gödel. Mais on ne peut construire aucun cylindre infini : d'après Tipler rien ne permet de conclure que cela ne marcherait pas avec un cylindre fini : mais rien ne permet de démontrer l'inverse non plus.

Quoiqu'il en soit les travaux  de ce genre sont importants, même s'ils restent et resteront spéculatifs, car ils font avancer la réflexion sur la nature du temps, ce qui est un des réquisits de Smolin pour sortir la physique de son enlisement actuel (plus aucune avancée théorique depuis les années 80 et la dernière grande réussite, celle du modèle standard, la théorie des cordes ayant selon Smolin échoué). On doit d'ailleurs signaler que dans ces recherches la physique quantique et relativiste, celle des trous noirs notamment, et lla science du cerveau et de l'esprit (mind) se donnent la main, correspondant d'ailleurs aux deux ordres de réalité différents qui interviennnent dans les deux oeuvres citées au début : dans "La machine à explorer le temps" c'est bien un "vaisseau" construit par un physicien qui permet le "voyage" ; dans "La jetée" ce sont des piqures qui modifient le fonctionnement de l'esprit, aucune machine.

Je termine en donnant deux références sérieuses (il y en a bien d'autres) où ces deux types de recherches sont documentés, et où de surcroît la théorie des catégories est mise en avant comme instrument de formalisation adéquat :

http://ttjohn.blogspot.com/

http://tech.groups.yahoo.com/group/ttj/

ainsi que :   http://plato.stanford.edu/entries/time-travel-phys/

et pour ceux qui aiment à rire un peu, suivre les aventures de John Titor, le premier cybernaute revenu du futur (2036) en 2001, pour annoncer la guerre, la destruction de l'Amérique (en 2015), avec vente de tee shirts à la clef :

http://www.timetravelinstitute.com/

http://arxiv.org/PS_cache/math/pdf/0608/0608770v2.pdf

Philosophiquement parlant on a ici la réalisation (plus de 70 ans plus tard) d'un mouvement de l'intelligence que Brunschvicg signalait (pour s'en féliciter) dans le "Progrès de la conscience":

"un trait fondamental commun aux deux théories de la relativité c'est qu'elles sont indivisiblement physiques et mathématiques, sans qu'on puisse indiquer à partir de quel point la raison et l'expérience auraient commencé de collaborer ni à quel moment leur collaboration pourrait cesser. La géométrie est physique autant que la physique est géométrie. Autrement dit le caractère de la science einsteinienne est de ne pas comporter une phase de représentation imaginative qui précèderait la phase proprement mathématique...il n'y a pas de contenant défini en dehors du contenu : l'espace et le temps doivent être gagnés à la sueur de notre front. La continuité du labeur humain les tisse inséparablement l'un de l'autre"

et plus loin :

"le projet cartésien de mathématique universelle (= "mathesis universalis") signifiait déjà ce que Pythagore et Platon semblent avoir pressenti , que l'intelligence des choses commence et finit avec leur mesure; mais l'interprétation exacte du primat de la mesure, et par suite de la vérité même du savoir scientifique, demeuraient voilées tant que l'opération de mesure se dissociait en deux moments supposés séparés : d'une part la forme du raisonnement mathématique, idéalité abstraite du mesurant, et d'autre part la matière de l'expérience physique , réalité concrète du mesuré.

En fait Descartes avait échoué dans le passage du premier moment au second.... mais Newton n'était pas moins en échec; car après avoir lié la mécanique rationnelle à l'absolu divin de l'espace et du temps, il se reconnaissait impuissant à établir de façon positive la cause de la gravitation....

c'est par l'élaboration d'un type différent d'architecture que les théories de la relativité ont remédié aux défauts symétriques et contraires de l'édifice cartésien et du newtonien..par là peut on dire la théorie de la relativité confère à la physique mathématique l'unité du style classique"

Ceci rejoint l'analyse philosophique préliminaire du papier référencé en début d'article, qui met en opposition Descartes et Newton par rapport à la conception galiléenne de l'espace comme relatif aux "corps massifs".

Mathématiquement, et grâce à la théorie des catégories (que Brunschvicg ne pouvait pas connaitre puisqu'elle est apparue en 1945), et spécifiquement à celle des groupoïdes, une notion plus primitive que celle d'espace temps est formée : le groupoïde des corps massifs ayant comme morphismes les vitesses relatives entre ces corps.

il s'agit d'un "pair groupoid" dans le langage technique du papier, c'est à dire d'une groupoîde où tous les objets sont nuls (à la fois initiaux et terminaux).

Le processus que Brunschvicg applaudissait, consistant à s'affranchir de tout germe d'imagination réaliste d'espace et de temps, est donc ici poussé un cran plus loin.... les esprits chagrins parleront eux d'abstraction inutile....laissons les se lamenter !