Fondement de la mécanique quantique : Un peu d’histoire, une bonne et une mauvaise nouvelle

Un peu d’histoire sur mes recherches concernant le fondement de la mécanique quantique

L’idée de la réfutation du théorème de Bell était en germe dans ma tête depuis plus d’une quarantaine d’années. Déjà… En fait, plus précisément, il y a quarante ans, je ne connaissais pas le théorème de Bell. En réalité, avant même de rentrer à l’Ecole Normale Supérieure, je pensais que le monde était mécaniste. Effroyablement complexe, imprévisible, mais déterminé, et régi par une équation de champ non-linéaire, comme celle modélisant la mécanique des fluides. Si cette équation pouvait modéliser les écoulements turbulents, elle pouvait, avec juste un peu plus de complexité dans les conditions initiales, décrire le tourbillon de la vie !! Mon professeur de physique de classe préparatoire disait « les sociétés humaines ne sont que des liquides non-newtoniens » et cela me convenait parfaitement.

Alors, lorsque j’ai découvert la mécanique quantique, dont on affirmait que sa nature est essentiellement probabiliste, possédant des comportements très étranges, voire incompréhensibles, et semblant montrer que la réalité n’est pas indépendante de l’observateur, cela ne me convenait pas du tout. Et encore moins le théorème de Bell et la violation des inégalités de Bell qui en découlent car ils confirmaient aux yeux de (pratiquement) tous cette vision de la réalité induite par la mécanique quantique. Mais le physicien que j’étais à l’époque, expérimentateur de surcroît, se devait d’être un minimum pragmatique. J’ai donc utilisé, à contre-cœur, durant mes années de recherche scientifique, les méthodes de la mécanique quantique. Car son pouvoir prédictif est remarquable, et son utilisation est en définitive incontournable. Cependant ses explications ne m’ont jamais convaincues.

Puis j’ai changé de métier. Je suis devenu consultant en organisation et stratégie pour les entreprises. Mais cette question du déterminisme et des fondements de la mécanique quantique m’ont hantés pendant les trente années suivantes. J’ai ainsi acheté et lu des livres de mathématique et de physique comme d’autres achètent et lisent des romans. J’ai continué à réfléchir à cette question, pendant mes loisirs, tout seul dans mon coin. Car, le sujet ne se prêtait pas bien aux discussions avec mes collègues, ni même d’ailleurs avec les membres de ma famille ou mes amis. Pendant ces trente années, j’ai écrit différentes notes de réflexion personnelles plus ou moins convaincantes, que je ne pouvais donc décemment pas rendre publique.

Puis un jour, il y a quelques années, au lieu de lire des livres ou des articles sur le théorème de Bell, je me suis procuré l’article original de John Bell. Et là, il m’est apparu, à la première lecture, violemment faux, sans que je puisse expliquer réellement pourquoi. La démonstration ne me paraissait pas rigoureuse, avec des hypothèses non suffisamment identifiées et justifiées. Le plus surprenant était que ce résultat était quasi-universellement admis par la communauté scientifique. Comment était-il possible qu’il soit faux !! Et comment aurait-il été possible que je puisse le démontrer, n’ayant jamais été spécialiste en ce domaine, et ayant quitté la recherche il y a 30 ans ?

Mais ces questions délicates et existentialistes ne m’ont pas empêché de rechercher une réfutation de ce théorème. Et finalement, il y a environ un an, j’en ai trouvé une, relativement simple, aussi simple que la démonstration-même de Bell. J’ai donc écrit un article, de qualité scientifique de mon point de vue, avec l’intention de le publier dans une revue scientifique. Mais cette découverte me paraissant tellement « décalée » vu le contexte, j’ai voulu, avant de la rendre publique, en discuter avec de vrais chercheurs, de manière à ce je sois sûr de ne pas m’être trompé, et que ma réfutation ne puisse pas être réfutée !! J’ai donc recontacté un ami normalien que j’avais connu 20 ans auparavant, Henri Benisty, enseignant-chercheur à l’institut d’optique d’Orsay, qui m’a lui même remis en contact avec mon ancien patron de thèse, polytechnicien maintenant à la retraite, avec qui j’avais passé ma thèse dans un laboratoire de physique de l’école polytechnique en 1984. Ils m’ont aidé tous deux pendant quelques mois, à la fois à rendre la démonstration plus rigoureuse et convaincante, et à travailler la forme pour la rendre publiable. In fine, j’ai produit, grâce leur aide, le texte que j’ai publié sur ce site dans le précédent article, prêt à être soumis à des sites ou revues scientifiques. Comme ultime vérification, j’ai envoyé cet article à un autre normalien, lui aussi à la retraite, qui m’avait fait passé l’oral de physique au concours d’entrée à l’Ecole Normale, ainsi qu’un oral de physique au concours de l’agrégation de physique. Il a relu mon article, et n’y a pas vu d’erreur flagrante.

La mauvaise nouvelle

Mon patron de thèse m’avait suggéré de soumettre mon article au Journal of Physics A, et Henri Benisty m’avait conseillé de le pré-publier sur le site arxiv.org. Cependant pour publier sur arxiv.org, il faut être parrainé par une personne ayant déjà publié sur le site dans la même rubrique (fondement de la mécanique quantique). Il me fallait donc trouver un parrain.

En définitive j’ai fait les deux en parallèle. J’ai donc soumis mon article à J. Phys. A. Par ailleurs, en faisant quelques recherches sur internet, échangé quelque messages, j’ai trouvé le nom d’un chercheur, Karl Hess, ayant la capacité de me parrainer. Je lui ai donc envoyé une demande de parrainage.

Très rapidement, j’ai reçu des réponses de leur part. Le Journal de physique m’a répondu sans ménagement et sans explication que mon article « ne méritait pas d’être publié dans leur revue » !!! C’est là qu’on se rend compte que le monde de la recherche peut être aussi brutal que le monde de l’entreprise !!! Ils auraient au moins pu me donner une raison, même laconique… Par contre, Karl Hess m’a cordialement répondu qu’il ne pouvait pas me parrainer car je n’avais pas pris en considération les publications récentes sur le sujet, et en particulier les siennes dont il m’a envoyé des copies.

Effectivement en lisant ses articles, je me suis aperçu qu’il avait déjà démontré, assez récemment car son dernier article sur le sujet date d’août 2018, que… le théorème de Bell est faux (il ne le dit pas de cette manière, il y mets des formes, mais c’est bien ce que cela signifie), et que la démonstration associée de Wigner aussi. Il montre aussi que certaines théories à variables cachées locales peuvent reproduire les prédictions de la mécanique quantique !!!

En clair, ils, lui et ses collaborateurs (et en définitive quelques autres), sont arrivés à la même conclusion que moi … ou d’ailleurs l’inverse, car ils ont déjà publié leurs résultats. Bien sûr, nous n’avons pas utilisé les mêmes méthodes pour arriver à ce résultat. Ses méthodes sont de mon point de vue assez complexes, et peu compréhensibles par un non-expert, alors que les miennes sont relativement simples, compréhensibles par toute personne ayant un niveau licence (bac+3) en maths ou en physique. Qu’importe, ce résultat a déjà été publié. Ceci peut probablement expliquer la réaction du Journal de Physique. Ils auraient simplement pu me le dire autrement.

J’avoue qu’effectivement, étant donné le consensus général sur la question, je n’avais pas fait de recherche bibliographique suffisante, et je n’étais donc pas au courant de ces travaux. Mea culpa…

La bonne nouvelle

La bonne nouvelle, c’est que … Karl Hess a déjà publié la démonstration de la réfutation du théorème de Bell !!! C’est un grand pas pour la science et la connaissance. Je ne comprends d’ailleurs pas que ces travaux ne soient pas plus connus, et qu’on présente toujours la mécanique quantique comme on le fait encore aujourd’hui, sans laisser de doute sur son interprétation.

L’autre bonne nouvelle, c’est donc que j’avais raison !!! Que mon sentiment confus de quarante ans sur le fondement de la mécanique quantique était correct, et que l’article que je voulais publier était juste. De plus, si j’avais raison, il est possible que j’aie aussi raison sur la suite de l’article. Car en réalité, cet article constituait la première partie d’une analyse plus complète où je tire des conclusions encore plus surprenantes, sur le fondement de la mécanique quantique .

Dans cette seconde partie, je montre que :

• si nous faisons l’hypothèse que notre monde est totalement déterministe, alors on peut effectivement reproduire les résultats de la mécanique quantique, et j’en donne aussi une démonstration
• dans ces conditions, on peut donner une autre interprétation de la mécanique quantique que celle universellement admise de l’Ecole de Copenhague
• par conséquent, il serait possible de dériver le formalisme quantique d’une théorie déterministe classique, avec une démarche mathématique dont je donne le principe
• et si c’est bien cas, alors il est possible de prévoir la météo avec un formalisme de type quantique, ou tout autre comportement de systèmes non-linéaires, généralement générateurs de chaos déterministe.