Je reprend mes lectures (et mes interrogations) sur la physique quantique, avec ce beau texte d’Aimé Michel que j’avais publié mais que vous n’avez pas lu. …
…Je vous connais ! vous n’auriez attaché aucune importance en 1492, aux nouvelles de Christophe Colomb en route vers les Indes… c’était pourtant un grand changement pour l’humanité.
Avec la révolution quantique, c’est toute notre conception du monde et de LA MATIERE qui est bouleversée…

Les philosophes matérialistes ( Sartre, Heidegger,)… n’ont pas daigné commenter ce changement de paradigme… qui les aurait dérangé.
Ne faites pas comme eux !
Même si vous n’êtes pas physicien ( je ne le suis pas non plus ) essayez de comprendre un peu quelle est cette révolution dans la pensée scientfique depuis près d’un siècle.

Comme le disait Guillaume Apollinaire en 1918 ( La jolie Rousse )

« Nous qui quêtons partout l’aventure,
nous ne sommes pas vos ennemis !
Nous vous donner UN MONDE ETRANGE
où le mystère en fleur s’offre à qui veut le cueillir.« 

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Aimé Michel –
LA SCIENCE EST-ELLE UNE THEOLOGIE EXPERIMENTALE ?
réflexions sur le Principe d’exclusion de Pauli.

J’avoue ne pas comprendre pourquoi les théologiens ( ou du moins, parmi eux, quelques audacieux ) ne s’intéressent pas à la seule pensée divine qui se laisse docilement manipuler, tourner et retourner dans tous les sens, je veux dire la nature.

Ou bien peut-être faut-il dire que…
… les seuls théologiens qui ne peuvent pécher par témérité sans aussitôt recevoir sur les doigts… sont les savants?
Un savant qui se trompe, cela finit par se savoir, très vite même, en général.
Et quel est l’objet de la pensée et de la recherche des savants ?
la création et ses mystères.

Oui, j’admire que si peu d’hommes aient la curiosité de considérer la nature comme une pensée.
Surtout que depuis ces dix ou quinze dernières années, elle tend à se révéler au physicien comme, précisément, une pensée.

Si j’en avais la compétence, je sais dans quelle direction j’aurais d’abord envie de chercher : dans cette constellation théorique éblouissante où l’on trouve la statistique de Fermi-Dirac et le fameux… principe d’exclusion de Pauli.

•  Le principe d’exclusion de Pauli
Comme le remarque le Professeur Alfred Kastler
                    ( Prix Nobel de Physique -Cette étrange matière (Stock, Paris, 1976.).
 » Supprimez le principe de Pauli et  la matière s’effondrerait dans une fournaise d’énergie.  Ou plutôt, rien de ce qui est n’aurait jamais été,
souligne encore Kastler.
Car le principe de Pauli — qui reste inexpliqué —assure l’édification de la structure des noyaux, puis de la structure des couches électroniques.

Toute la structure de l’univers repose sur ce principe.
Est-ce un principe de causalité ou de finalité ?» 

(Alfred KASTLER )

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Aimé Michel :

Le principe d’exclusion de Pauli, quelques lecteurs me demandent si je peux tenter d’en donner une idée.
C’est une entreprise téméraire, quoique bien moins téméraire, à mon avis, que de scruter les Écritures.
Peut-être faut-il comprendre d’abord qu’il n’existe aucun moyen imaginable dans la physique des particules, ou physique quantique, de distinguer entre elles deux particules identiques, à supposer même qu’on puisse par quelque moyen miraculeux, les rendre perceptibles à l’un de nos sens (hypothèse matériellement absurde quand on sait ce que sont la vision, le toucher, etc.).
C’est là une raison suffisante pour comprendre que l’on ne peut raisonner sur des expériences de microphysique que par le moyen de la statistique.

Les particules se classent en deux catégories selon le type de statistique qui leur est applicable.
Dans l’une des deux catégories, les fermions, relevant de la statistique de Fermi-Dirac, on constate que deux particules de même niveau d’énergie ne sont jamais dans le même état quantique:
c’est là le principe d’exclusion, sur quoi toute la nature repose.

Maintenant, qu’entend-on par « niveau d’énergie » et par « état quantique » ?

Essayons de voir par des exemples.
On peut imaginer l’atome comme un noyau autour duquel tournent les électrons.
En réalité, ce n’est là qu’une image, car l’électron est un fermion, et notre image passe donc par-dessus la statistique. Mais enfin cela donne une idée tout de même assez juste.

Les électrons, donc, tournent autour du noyau comme les planètes autour du Soleil.
Le « niveau d’énergie» peut être comparé à la distance qui le sépare du noyau.
Si un électron reçoit de l’énergie, il passe à une distance plus grande :
il change de « niveau ».
S’il perd de l’énergie, il se rapproche du noyau en émettant de la lumière :
c’est de là que vient toute lumière.

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l’« état quantique»,  un groupe de quatre nombres

Quant à l’« état quantique», c’est un groupe de quatre nombres (les« nombres quantiques ») dont chacun peut prendre des valeurs différentes et qui mesurent les caractéristiques de l’électron pour chaque état.
On les appelle « quantiques » parce qu’ils ne peuvent varier que de façon discontinue.
Ils sont toujours un multiple d’un même nombre, universel, constant, la constante de Planck.

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• Sur la même orbite, deux électrons ne peuvent jamais avoir les mêmes quatre nombres quantiques
On peut donc ici relire l’énoncé du principe d’exclusion, en le variant un peu, pour mieux saisir : sur la même orbite, à la même distance du noyau, deux électrons ne peuvent jamais avoir les mêmes quatre nombres quantiques.

Et du coup, j’espère que l’on comprend : cette impossibilité répartit les électrons sur les diverses orbites, et elle en limite le nombre, qui est en rapport avec la masse du noyau.

Ainsi se forment les divers atomes de corps simples, cuivre, oxygène, etc. :
ces corps simples ne pourraient pas exister sans la servitude absolue de l’exclusion.
Ce serait, au lieu de l’ordre, le chaos.

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Mais il n’y a pas que les corps simples. Il y a surtout les corps composés, qui sont des combinaisons entre corps simples. 

Or, ce qui relie un corps simple à un autre (par exemple l’hydrogène et l’oxygène dans l’eau), ce sont, grâce à un mécanisme strict qu’il ne sert à rien ici de regarder de plus près, encore les électrons, toujours obéissant au principe d’exclusion : voilà pourquoi les corps composés ont une formule stable, la molécule.

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Poursuivons.
Les molécules complexes, formées de beaucoup d’atomes, sont la charpente de la vie : c’est encore le principe de Pauli qui permet la formation et le fonctionnement de la cellule vivante.

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De la cellule on passe à l’organisme, à l’être vivant, au cerveau enfin…

De la cellule on passe à l’organisme, à l’être vivant, au cerveau enfin, instrument de la pensée qui déchiffre cet ordre merveilleux …

En lisant ces lignes, vous respirez, votre métabolisme poursuit l’inlassable travail qui vous maintient en vie : tout cela se fait par combinaison et décombinaison des molécules de votre corps, grâce à l’infini jeu des quatre coins électroniques réglé par le principe de Pauli. Enzymes, hormones, influx nerveux, rien ne fonctionne que par lui …

Question posée par Kastler, prix Nobel de Physique :
« Le principe de Pauli, cet ordre si fondamental, si nécessaire, aux conséquences si lointaines,  est-ce un principe aveugle ?
N’atteste-t-il pas l’immense finalité qui gère le monde matériel tout entier ? »

Car, ne l’oublions jamais : il fonctionnait déjà au fond du passé le plus lointain,
quand ni la Terre ni le Soleil n’existaient encore, élaborant avec une irrésistible lenteur, pendant les milliards d’années – dans l’espace, dans les étoiles et les galaxies – les corps simples qui un jour formeraient notre fragile défroque … Je viens de regarder, longuement, un portrait de Wolfgang Pauli. Derrière ce visage rendu à la terre en 1958, sensible, méditatif, un jour une pensée illuminante se forma.
Je ne peux croire que c’était la première fois.
Sans le principe d’exclusion de Pauli… qu’alors il découvrit, ni lui,  ni nul être pensant,  ne fût jamais sorti du chaos.

Je ne peux croire qu’une autre pensée ne l’eût, du fond insondable du temps, conçu, sachant qu’un jour il serait déchiffré …

Aimé MICHEL 1977

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Note de Jean-Pierre Rospars : Que le lecteur se garde de penser, ici et ailleurs, qu’Aimé Michel attend une solution autre que strictement scientifique, qu’il envisage un Dieu« bouche trou» qui viendrait« expliquer» ces énigmes !
C’est là le Dieu-hypothèse, rouage dans un mécanisme, dont il n’a que faire.
Si rouage dans un mécanisme il y a (ce n’est qu’une image, au demeurant trompeuse), alors il faut le chercher. C’est le rôle de la science.
Dieu c’est « autre chose ».
‘Chronique n° 285 – F.C.-E. – N° 1592 – 17 juin 1977

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