IL EST FORT PROBABLE QUE LE XXIº SIÈCLE DÉVOILE DES CONNAISSANCES ENCORE PLUS MERVEILLEUSES QUE CELLES AVEC LESQUELLES NOUS AVONS ÉTÉ BÉNIES AU XXº SIÈCLE. MAIS POUR QUE CECI SE PRODUISE, NOUS AVONS BESOI DE NOUVELLES IDÉES PUISSANTES, QUI NOUS CONDUIRONT VERS DES DIRECTIONS TRÈS DIFFÉRENTES À CELLES QUI SONT SUIVIES ACTUELLEMENT. PEUT-ÊTRE CE DONT NOUS AVONS BESOIN PRINCIPALEMENT C’EST UN LÉGER CHANGEMENT DE LA PERSPECTIVE—QUELQUE CHOSE QUE NOUS AVONS TOUS MANQUÉ. . . . ROGER PENROSE, A LA DÉCOUVERTE DES LOIS DE L’UNIVERS: LA PRODIGIEUSE HISTOIRE DES MATHÉMATIQUES ET DE LA PHYSIQUE, ODILE JACOB (ÉDITIONS), 2007 1059 PAGES.
Sergei Sergeevich Kokarev est diplômé en physique de l’université d’État de Moscou en 1993, doctorant en physique et mathématique, directeur du Centre culturel et éducatif dans Yaroslavl, Russie. Il a publié près de 100 travaux scientifiques et méthodologiques dans des éditions nationales et étrangères. Il a écrit « Vecteurs en physique », « Théorie générale de la relativité », « La physique du bowling », « Marathon de la musique », « Géométrie en algèbre bidimensionnelle et physique » (publication en préparation).
Sergei Kokarev, « Imitation de la matière par le champ scalaire dans la théorie à 5 dimensions de Kaluza-Klein » une thèse sur la physique théorique et mathématique, a été consacré à la généralisation à 5 dimensions de la théorie générale de la relativité d’Einstein et à la recherche sur la possibilité de la géométrisation de la matière dans son cade. Ses domaines de recherche actuels sont les théories unifiées physico-géométriques et algèbre-physiques, physique dans l’espace-temps avec des coordonnées complexes, prolongations de Finsler des théories physiques, des problèmes philosophiques de la physique et mathématique.
Sergei, dites-moi pourquoi vous êtes devenu physicien ?
Je crois que la base subjective de toute recherche scientifique est la surprise et le plaisir. Dans la science, la capacité d’être surpris se transforme en la capacité de voir l’inhabituel dans l’ordinaire et au moins parfois, elle change le point de vue de choses familières. L’enthousiasme se transforme en un sentiment brillant d’harmonie qui s’ouvre quelque part lors des dernières étapes de la recherche scientifique.
Personnellement, j’ai eu de la chance dans cet aspect au moins trois fois. Tout d’abord, dans mon enfance, j’ai entendu une histoire incroyable sur les atomes et les molécules, qui me laissa une forte impression de mystère qui reste avec moi à ce jour Dès lors, j’ai décidé avec fermeté d’étudier la physique et j’ai encore l’occasion de la pratiquer.
J’ai eu l’occasion de communiquer avec plusieurs scientifiques très différents et intéressants : parfois ils m’ont appris à « faire de la physique », mais le plus souvent je suis simplement entré en contact avec les mondes de leurs idées scientifiques, mais le plus souvent je ne faisais que découvrir de nouvelles idées -souvent opposées- dans mon monde personnel. La communication était parfois très intense à cet égard : de nouvelles pensées, notes ou articles naissaient.
Qui sont les scientifiques qui ont influé le plus sur vous?
Sir Roger Penrose est l’un des derniers influents brillants de ce type, au moyen de ses livres (R. Penrose, L’esprit, l’ordinateur et les lois de la physique, 1998. R. Penrose, Les ombres de l’esprit. À la recherche d’une science de la conscience, 1992. R. Penrose, À la découverte des lois de l’univers. La prodigieuse histoire des mathématiques et de la physique, 2007, et mon contact personnel avec lui lors de son séjour en Russie en mars-avril 2013. Les livres cités de R. Penrose sont, bien sûr, parmi les plus populaires, mais ils ne sont pas simples : la popularisation de leurs idées n’est pas réussite en sacrifiant la précision, mais en offrant une compréhension profonde des problèmes et du talent de l’auteur comme scientifique et popularisateur scientifique. Ces livres sont écrits de manière à ce que tout lecteur puisse y trouver une nourriture abondante pour ses propres pensées.
Quand j’ai commencé à lire ses livres, j’ai préparé un cahier spécial dans lequel, au fur et à mesure que je lisais, j’écrivais des brouillons de cours pour les écoliers et les étudiants, ainsi que pour des articles scientifiques et scientifico-méthodologiques, en suivant mes propres idées qui « résonnaient » avec les informations du livre. Connaître personnellement à Sir Roger Penrose a seulement renforcé l’effet de ses livres : son attitude et sa simplicité combinées avec une compréhension profonde du sujet et de l’interlocuteur. La modestie personnelle et le charme humain créent une impression inoubliable de l’intégrité de sa personne et de sa position scientifique.
Je me souviens de notre rencontre avec Penrose au Conservatoire de Moscou. Parlez-nous de votre rencontre avec lui.
Oui, j’ai eu une expérience supplémentaire avec Roger Penrose, en parlant lors d’un séminaire le 3 avril 2013 à l’université russe de l’Amitié des Peuples, décrivant les idées générales de la théorie des champs de plusieurs nombres. Vidéo du discours et commentaires de R. Penrose disponibles au liens:
R. Penrose formula des commentaires supplémentaires lors de la conférence de presse :
La version imprimée de ces vidéos (ainsi que deux conférences de Penrose et un rapport de S. V. Siparov) est présentée dans le Hypercomplex Numbers in Geometry and Physics Journal (numéro spécial consacré à la visite de Sir Penrose à Russie en mars-avril 2013), 1 (19), Vol. 10 (2013). Dans son commentaire, Sir Roger Penrose, en particulier, déclare que « … le travail que je fais va, dans quelque sorte, vers une direction opposée à ce que vous faites… Il est très important que ceci se fasse et il est très important de développer différentes directions et d’avoir une compréhension plus générale de la manière dont les chose sont connectées… »
Après l’atelier, je me suis approché de lui et j’ai demandé :
– Est-ce possible que nos différents chemins se croisent quelque part ?
Ou qu’ils conduisent à la même chose ?
Il a souri, a fait une pause, et puis il a répondu :
– Oui, il est fort possible que quelque part dans l’infini ils aient un point commun et qu’ils parlent de la même chose…
Le sujet des points communs est intéressant et important. Même les physiciens professionnels souvent ne se comprennent pas immédiatement…
Roger Penrose comprenait tout rapidement et correctement. Apparemment, à partir d’un certain niveau de compétences, d’une compréhension et d’une vision approfondies, les barrières disparaissent…
Oui, mais ils sont avec un public non préparé. Parlons de « points communs »…
Il me semble que ce sujet du « point commun » (ou peut-être des « points communs »), à peine discernable de nos jours, comme le centre sémantique de plusieurs domaines de la physique théorique moderne, est très pertinente dans le contexte de l’énorme différenciation entre les sections modernes de la physique et de la mathématique.
Bien sûr, le sujet du « point commun » est très large et comprend de nombreux domaines. Je propose de l’ouvrir par une discussion générale sur deux manières très différentes par lesquelles, en principe, peuvent se développer les théories physiques.
L’histoire de la physique révèle que le changement des théories physiques peut se produire dans deux scénarios différents. Selon le premier, la nouvelle théorie remplace l’ancienne par sa généralisation. Dans ce cas, l’ancienne théorie est obtenue à partir de la nouvelle comme un certain cas limite.
Une théorie généralisée peut nous mener à un nouveau niveau conceptuel de compréhension de la réalité, ce qui, en général, nécessite d’un nouveau langage conceptuel et mathématique. Mais en passant à la limite de l’ancienne théorie, de nouveaux concepts de la théorie généralisée sont transformés en concepts de l’ancienne selon des règles qui sont suffisamment transparentes et faciles à formaliser mathématiquement.
Ainsi, les théories généralisées peuvent être comprises comme un certain type de déformation des anciennes théories : parfois, une nouvelle grandeur physique ou même une constante fondamentale est utilisée comme « paramètre de déformation », qui réfléchit ces nouvelles propriétés de la réalité physique dont la description est revendiquée par une généralisation correspondante.
Autrement dit, les théories physiques peuvent aussi être « déformées » comme de la pâte à modeler ? Et pouvez-vous donner des exemples d’une telle déformation ?
L’analogie avec la pâte à modeler n’est correcte que dans un certain sens. Mais le terme « théorie de la déformation » peut avoir une signification mathématique exacte, et alors les citations peuvent être supprimées. Des exemples typiques de scénarios de généralisation sont les transitions de la mécanique newtonienne à la théorie de la relativité spéciale, et de la théorie de la relativité spéciale à la théorie de la relativité générale. Dans le premier cas, le paramètre de déformation est la vitesse de la lumière c: une limite non relativiste correspond à une transition (nécessitant parfois une diligence) c → ∞. Dans le second cas, en tant que « paramètre de déformation », nous pouvons envisager un ensemble de variables pour l’immersion de la feuille du monde de Minkowski dans un espace-temps multidimensionnel plat (S. S. Kokarev, Espace-temps comme plat élastique multidimensionnel, Nuovo Cimento B113 (1998) pp. 1339-1350).
Nous avons parlé du premier scénario. Est-ce qu’il y a un second?
Le deuxième scénario du changement de théories physiques consiste en un changement fondamental du paradigme physique, qui présuppose la description de la réalité dans le cadre et les termes des concepts, en général, qui ne sont pas réduits aux concepts de l’ancienne théorie pour un procès limitant. Dans ce cas, la nouvelle théorie nous donne un langage fondamentalement nouveau, qui pourrait ne ressembler du tout au langage de l’ancienne théorie.
Le fait que les théories alternatives prétendent décrire le même ensemble de phénomènes observables signifie qu’il doit exister un morphisme (congruence de similarité) entre leurs langues : les adeptes d’une théorie alternative devraient, en principe, pouvoir formuler des règles pour la traduction de leurs concepts dans le langage des concepts de la théorie originale. Dans ce cas, nous n’avons généralement pas la possibilité de considérer une théorie alternative comme une déformation de l’ancienne, comprise dans un sens quelconque.
Comme exemples de théories alternatives, nous présentons l’électrodynamique à longue portée de Wheeler-Feynman (une alternative à l’électrodynamique de Maxwell, Yu. S. Vladimirov, A. Yu. Turygin, Théorie de l’interaction directe entre les particules, M. Energoizdat, 1986), théorie relativiste de gravité de Logunov (alternative à la gravité et la relativité d’Einstein, A. A. Logunov, Conférences sur la théorie de la relativité et de la gravité. Analyse des problèmes modernes. M. Nauka, 2005), théorie des supercordes (alternative au modèle standard de la physique des particules, R. R. Metsaev, La théorie des cordes comme base pour une théorie de champ unifiée et une description du régime de couplage solide des théories de jauge, dans les travaux en cours du séminaire de I.E. Tamm, rédacteurs en chef M. R. Vasiliev, L. V., Selikhatov, M. Keldych, A. M. Nauchnyi Mir, 2007, pp. 5-52).
Le tableau comparatif suivant résume les caractéristiques des théories généralisées et alternatives.
| Spécifications | Théorie généralisée | Théorie alternative |
| Motivation | Prolongation des limites | Description de l’unification |
| Méthode de conception | Déformation de la théorie ancienne | Nouveau paradigme et langage |
| Principe de conformité | Déformation ultime | Dictionnaire du morphisme |
| Rôle d’essai | Décisif | Indirect |
Et que signifie la dernière ligne de ce tableau ?
Cela signifie-t-il que l’expérience n’est pas importante dans une théorie alternative ? Non, c’est important, mais peut-être pas à l’étape de la formulation d’une théorie. Par exemple, le modèle standard moderne de la physique des particules élémentaires est semi-phénoménologique, c’est-à-dire qu’environ la moitié repose sur une base mathématique plutôt abstraite (la théorie des champs de jauge dans des faisceaux sur un groupe de Lie), mais cette base est tirée d’expériences fastidieuses sur des accélérateurs ou sur de observations de particules dans les rayons cosmiques. Parallèlement, dans le modèle standard, il existe environ 20 paramètres qui ne sont pas calculés, mais sont simplement extraits des résultats de la comparaison de la théorie avec l’expérience.
D’un autre côté, la théorie des supercordes est en quelque sorte autosuffisante et, je dirais même, la théorie géométrique-physique néo-pythagoricienne, dans laquelle vous n’ajoutez ni ne supprimez rien réellement. Presque tout y est calculé, même la dimension espace-temps, mais cette autosuffisance a un inconvénient, la théorie des supercordes prédit l’existence de nombreuses particules qui n’ont pas encore été détectées expérimentalement.
Et quel est le scénario habituel de l’évolution de la physique ?
Ici, rien n’est facile, la vie est toujours plus difficile que tout projet ! Tout d’abord, il convient de noter que la transition vers une nouvelle théorie par la généralisation peut dans un certain sens être considérée comme un scénario « normal » pour le développement de la physique. Il reflète le développement continu progressif de la connaissance scientifique et inclut le principe de continuité et il est donc plus confortable du point de vue conceptuel, technique et même psychologique pour le chercheur. Au contraire, le scénario qui va dans le sens de la théorie alternative reflète la composante du développement qui ressemble à un saut, il inclut le principe de continuité, peut-être uniquement sous une forme indirecte, il nécessite souvent de nouvelles règles de réflexion sur le monde et de nouvelles mathématiques, et provoque donc une certaine gêne pour la plupart des chercheurs.
Roger Penrose dans son livre « À la découverte des lois de l’univers… » décrit prudemment cette situation avec les mots suivants: “L’apparente subjectivité que nous observons dans les fortes influences de la mode, évoquées ci-dessus, sont simplement des caractéristiques de nos tâtonnements pour cette compréhension, où les pressions sociales, les pressions financières et les (compréhensibles) faiblesses humaines jouent un rôle important dans le chaos et souvent des images contradictoires auxquelles nous sommes actuellement confrontés ». Deuxièmement, il faut comprendre qu’en réalité, le dilemme « généralisation » – « alternative » ne représente que deux pôles extrêmes pour des scénarios extrêmement rares dans leur forme pure.
Dans la perspective historique réelle du passé, nous sommes confrontés à des théories qui, par rapport aux théories précédentes, constituent une symbiose particulière des théories généralisées et alternatives. Ainsi, la théorie générale de la relativité n’est pas simplement une généralisation de la théorie spéciale newtonienne de la gravité, mais aussi une alternative. En effet, dans GTR, au lieu de la force gravitationnelle et de la deuxième loi de Newton, apparaissent des objets purement géométriques : métrique, connexion et équations de la géodésique.
L’électrodynamique à longue portée de Wheeler-Feynman constitue à la fois une alternative et une généralisation de l’électrodynamique de Maxwell. La première est due au fait que, dans la formulation à longue portée, le champ électromagnétique est un concept secondaire (auxiliaire), qui peut être même mentionné dans le cadre de cette théorie. D’autre part, l’électrodynamique de Wheeler-Feynman est toute une famille de théories qui diffèrent les unes des autres par leurs conditions d’absorption à l’infini : l’électrodynamique causale de Maxwell correspond à un absorbeur absolu dans un avenir lointain.
Électrodynamique sans champ électromagnétique – cela ressemble à quelque chose d’inattendu et même… de défiant.
Est-ce vraiment possible ?
Oui, je suggère que nous en parlions la prochaine fois.
Interview : Ivan Stepanyan
