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L’île allemande d’Heligoland, qui donne son nom au titre de votre dernier livre, est le lieu où Werner Heisenberg a découvert les fondements de la physique quantique. Qu’est-ce que ce lieu a de si spécial ?

L’île d’Helgoland, dans la mer du Nord, est spéciale à bien des égards. C’est une petite île (moins d’un kilomètre carré), solitaire, dénudée, extrême, battue par le vent du Nord. Goethe l’a décrite comme un endroit sur Terre qui illustre la fascination infinie de la nature — une suggestion qui se retrouve dans le nom de l’île, qui signifie « terre sacrée » en vieil allemand. Sur cette île, Heligoland, Werner Heisenberg a passé une période de solitude durant l’été 1925, plongé dans des calculs pour comprendre le fonctionnement des atomes. L’histoire dit qu’il s’est rendu à Helgoland parce que la rareté de la végétation atténuait les symptômes de son allergie, mais je ne peux m’empêcher de penser que la légende selon laquelle Helgoland avait été le repaire du terrible pirate Störtebeker, qu’Heisenberg adorait enfant, a également joué un rôle. Qui peut dire à quel point le lieu a influencé la découverte, ou en général, à quel point les lieux contribuent aux moments de la création ? Il est peut-être plus facile d’avoir une idée extrême sur une île extrême qu’en prenant le métro.

Et pourtant, pour votre livre – qui présente et interprète la théorie quantique – vous avez choisi le nom même de l’île comme titre. Qu’est-ce qui a motivé votre choix ?

La mécanique quantique est née dans de nombreux endroits, de Vienne à Zurich, de Copenhague aux montagnes suisses, grâce au travail de nombreuses personnes différentes. Mais le moment vraiment crucial qui a ouvert la voie à la nouvelle compréhension du monde est le passage de Werner Heisenberg sur l’île d’Heligoland. C’est là qu’est née l’idée clé, la base de tout le reste : celle des matrices. Ce fait est reconnu par la communauté scientifique, à tel point que Werner Heisenberg est la seule personne à avoir reçu le prix Nobel simplement pour sa découverte de la mécanique quantique. Mais, à mon avis, on l’oublie souvent et on pense plutôt à la formulation de la mécanique quantique d’Erwin Schrödinger, dans laquelle les particules sont traitées comme des ondes. Je pense que c’est une erreur. C’est pourquoi j’ai voulu, à travers mon livre, ramener l’attention sur le véritable moment de la naissance de la théorie, à Heligoland, pour mettre en évidence ce que je pense être l’idée clé.

Plus généralement, y a-t-il des lieux qui favorisent les inventions ou les découvertes plus que d’autres ?

On dit qu’Archimède a compris les principes de la flottaison dans une baignoire. Newton a acquis ses connaissances fondamentales lors d’une retraite à la campagne, à la suite d’une grande épidémie. Schrödinger a écrit sa célèbre équation (la fonction d’onde) lors d’une fugue dans les montagnes avec un amant secret. L’esprit humain est compliqué, nous ne savons pas ce qui guide ses chemins.

Ci-dessus, il est question de grands hommes qui ont eu un moment de révélation. Quelle part des progrès de la recherche scientifique est liée aux percées dues au génie individuel et solitaire, et quelle part aux développements progressifs et collectifs ?

La science est une entreprise collective. Chaque personne apporte sa petite pierre et l’ajoute au sommet du château déjà construit par les autres. La science est l’organisation collective de nos connaissances sur le monde. Mais cela n’enlève rien au fait qu’il y a des moments particuliers et des individus qui apportent des contributions cruciales, et qui représentent des moments décisifs. Ils n’auraient pas pu le faire sans le travail de tous les autres qui les ont précédés ; mais sans eux, sans ces tournants soudains, nous ne serions probablement pas arrivés là où nous sommes.

La science est une entreprise collective. Chaque personne apporte sa petite pierre et l’ajoute au sommet du château déjà construit par les autres. La science est l’organisation collective de nos connaissances sur le monde.

Carlo Rovelli

Niels Bohr a déclaré que « quiconque n’est pas choqué la première fois qu’il entre en contact avec la théorie quantique ne l’a pas comprise ». Et pourtant, aussi inexplicable soit-elle, elle a connu un succès incontestable. Pourquoi cela fonctionne-t-il si bien ?

C’est la meilleure théorie scientifique que nous ayons : elle est à la base de tant de technologies contemporaines, elle a clarifié pour nous le fonctionnement d’innombrables aspects de la nature. Surtout, c’est la seule théorie qui, à ce jour, ne s’est jamais trompée. En même temps, cependant, il s’agit d’un renversement total de la façon dont nous avons l’habitude de penser au monde physique. Pour cette raison, on peut certainement parler d’une véritable « révolution quantique ».

Pourriez-vous expliquer plus en détail en quoi consiste ce changement de mentalité ?

Avant la mécanique quantique, nous pouvions imaginer le monde physique comme étant constitué d’objets isolés, chacun ayant des propriétés variables qui déterminent son état. Par exemple, une pierre : à un moment donné, elle se trouve dans une certaine position et se déplace à une certaine vitesse. Depuis la découverte de la mécanique quantique, nous savons que cette façon de voir le monde physique ne fonctionne pas. Les propriétés des objets physiques ne décrivent pas l’état d’un objet isolé : elles décrivent uniquement la manière dont il affecte d’autres objets. 

Au cours de votre carrière, vous avez quitté l’Italie pour les États-Unis, puis vous êtes installé dans le sud de la France1. Dans quelle mesure cette expérience de franchissement des frontières a-t-elle contribué à votre vision du monde ?

Le fait d’avoir vécu dans différents pays et d’avoir beaucoup voyagé a certainement contribué à ma vision du monde. Les êtres humains sont tous très semblables, mais ils se distinguent également par une grande diversité d’idées, d’attitudes, de croyances, de lectures du monde. D’un pays à l’autre et d’une région à l’autre au sein d’un même pays, les idées diffèrent, tout comme entre les différents groupes, les différentes classes sociales, aires culturelles. Cette variété est une immense richesse. C’est le terrain fertile d’où jaillissent les nouvelles idées. Nous apprenons et enrichissons notre réflexion en permanence en croisant les diversités.

D’un pays à l’autre et d’une région à l’autre au sein d’un même pays, les idées diffèrent, tout comme entre les différents groupes, les différentes classes sociales, aires culturelles. Cette variété est une immense richesse. C’est le terrain fertile d’où jaillissent les nouvelles idées.

Carlo Rovelli

Votre carrière de physicien, pourrait-on dire, se situe également à la frontière entre deux mondes : vous êtes né (professionnellement) dans un monde expliqué par la physique newtonienne, mais nous nous trouvons maintenant de plus en plus dans un monde quantique. Comment avez-vous vécu ce changement de paradigme ?

Je pense que c’est le contraire. Ma carrière de physicien n’est pas née dans un monde expliqué par la physique newtonienne : j’appartiens à la première génération qui a étudié la physique, à l’université, alors que l’extraordinaire efficacité de la théorie quantique était déjà pleinement établie. Mon professeur de mécanique quantique à l’université de Bologne était Bruno Ferretti, qui était le « petit jeune » du groupe de recherche d’Enrico Fermi et qui, dans sa jeunesse, a suivi pas à pas la naissance tourmentée de la théorie quantique. Quand je l’ai étudié, ce n’était plus une étrange nouveauté, c’était alors clairement la meilleure description du monde physique fondamental dont nous disposions. Le moment était venu de le prendre vraiment au sérieux.

Et pourtant, la théorie quantique reste obscure et lointaine en dehors des spécialistes.

La raison pour laquelle il est difficile de clarifier ce que nous avons découvert sur le monde avec la mécanique quantique est le fait qu’en réalité, ce n’est pas tout à fait clair pour tout le monde. La communauté scientifique est profondément divisée sur la façon de penser à cette théorie.

Revenons un instant à la France. Quelle est votre relation avec le pays ? Qu’est-ce que cela signifie pour vous ?

Je suis très reconnaissant à la France. Elle m’a accueilli à bras ouverts et m’a donné les moyens de développer le merveilleux groupe de recherche avec lequel j’ai fait, et je fais toujours, tant de sciences. Après une décennie aux États-Unis, j’avais vraiment envie de revenir en Europe, et la France m’a permis de le faire de la meilleure façon possible.

Je suis également lié à la France pour une autre raison, plus lointaine dans le temps : elle a été la destination de mon premier voyage en solitaire. À 14 ans, j’ai appris qu’en France, à Taizé, une étrange communauté monastique interconfessionnelle et non-conformiste rassemblait toutes sortes de jeunes pour parler et se rencontrer, « en recherche », comme on disait alors. J’ai décidé d’y aller, seul, en auto-stop, ce qui n’était pas pour plaire à mes pauvres parents. C’était un beau moment : il m’a permis de goûter à la liberté, aux routes du monde. Cela m’a permis de rencontrer des gens différents, de raconter et d’écouter. Mais surtout, il s’agissait de découvrir les vastes espaces de pensée de ceux qui sont différents de nous. C’était une expérience merveilleuse.

En général, pour un Italien comme moi, les Français sont des cousins un peu différents. Dans l’ensemble, les Italiens sont généralement convaincus que l’Italie ne vaut rien. Il me semble que les Français ne pensent pas la même chose de la France. Mais en fin de compte, bien sûr, la variété des personnes, des cultures locales, de la complexité culturelle, sociale et idéologique est bien plus grande que ces simples divisions en pays, qui n’ont de poids que parce que les États-nations s’efforcent, pour des raisons politiques, de construire et d’entretenir des identités nationales qui sont délétères.

En fin de compte, bien sûr, la variété des personnes, des cultures locales, de la complexité culturelle, sociale et idéologique est bien plus grande que ces simples divisions en pays, qui n’ont de poids que parce que les États-nations s’efforcent, pour des raisons politiques, de construire et d’entretenir des identités nationales qui sont délétères.

Carlo Rovelli

En parlant de nations : existe-t-il des écoles de recherche traditionnellement nationales, en physique, des visions différentes, des interprétations différentes, comme c’est le cas dans d’autres disciplines (je pense à l’économie, par exemple), ou bien les différences sont sur d’autres bases plus transversales ?

En général, les différences sont transnationales. Tout au plus, les écoles nationales vont jusqu’à donner une couleur particulière au style de recherche, mais la science a toujours été une entreprise naturellement très interculturelle.

Toujours à propos des frontières, la culture et la recherche sont de plus en plus spécialisées. Dans la recherche scientifique, est-il encore possible de faire dialoguer différentes disciplines entre elles ?

Je pense que le vent a déjà changé de direction. On parle partout d’interdisciplinarité. Pour ceux qui font de la science aujourd’hui, il est plus facile d’obtenir un financement pour faire de la recherche en collaborant en dehors de leur propre discipline. Je reçois peut-être autant de demandes de collaboration de la part d’artistes que de scientifiques : de nombreux artistes m’ont demandé de faire quelque chose ensemble, ou simplement de discuter, ou encore d’utiliser mes textes pour des installations. J’ai même développé une relation d’amitié avec certains d’entre eux, par exemple avec Luca Pozzi, un jeune artiste italien très doué. Les objets que j’ai construits pour mes recherches ont souvent fini par être réutilisés dans des expositions d’art.

La demande la plus excitante pour moi a été une invitation de David Hockney, l’un des plus importants peintres britanniques : je suis allé lui rendre visite en Californie, où il vit, et c’était très agréable de lui parler de la réalité. Les artistes savent aussi bien que les scientifiques, peut-être, que la réalité est plus compliquée que ce que nous voyons.

L’une des principales clés de sa lecture « relationnelle » de la physique quantique est que le monde est constitué de relations et d’interactions : rien n’existe si ce n’est en relation avec l’autre. Une vision aux conséquences profondément « politiques ». La physique théorique peut-elle indiquer la voie de la politique ?

Je ne pense pas qu’une discipline ou une partie de notre culture complexe puisse « montrer la voie » aux autres. Mais ils s’influencent tous fortement et constamment les uns les autres. La lecture relationnelle du monde ne vient pas de la physique théorique. Il suffit de penser à l’anthropologie, à la linguistique, ou encore aux grands penseurs politiques, par exemple Alexandre Bogdanov. Au contraire : la physique a longtemps été ancrée dans une idée non relationnelle du monde, le considérant comme constitué de substances aux propriétés définies. 

Ce que je trouve extraordinaire dans la mécanique quantique, c’est qu’elle remet en question cette lecture du monde et suggère qu’il est plus efficace de penser le monde physique, même le plus élémentaire, en termes de relations. Ceci, à mon avis, renforce par effet de miroir toute pensée relationnelle, même au niveau politique. Notre réalité sociale n’est pas constituée d’individus, de classes, d’États et de nations, elle est constituée du tissu de relations entre ces entités. Je pense qu’une grande partie de la politique, en particulier la politique internationale, est aujourd’hui mal orientée : nous cherchons des adversaires à vaincre ou contre lesquels nous devons nous défendre, au lieu d’œuvrer ensemble pour le bien commun.

Ce que je trouve extraordinaire dans la mécanique quantique, c’est qu’elle remet en question cette lecture du monde et suggère qu’il est plus efficace de penser le monde physique, même le plus élémentaire, en termes de relations.

Carlo Rovelli

La physique quantique ouvre un monde spectaculaire et changeant, mais aussi terrifiant, dans lequel les certitudes acquises semblent s’effondrer. Comment trouver le juste équilibre entre l’émerveillement et le cynisme ?

Pourquoi terrifiant ? Je trouve la rigidité de la vision classique du monde plus terrifiante. Je trouve plus terrifiant d’être emprisonné dans des certitudes dont on sait au fond qu’elles sont illusoires. L’absence de certitudes n’a rien de terrifiant. Au contraire, il y a la légèreté de la vie, la liberté, le plaisir de pouvoir larguer les amarres et de partir à la découverte de nouvelles choses.

Sources
  1. Depuis 2000, Carlo Rovelli dirige le groupe de gravité quantique du Centre de physique théorique de l’université Aix-Marseille.