If I could save time in a bottle, the first thing that I’d like to do

is to save every day till eternity passes away

just to spend them with you

Ainsi débute une chanson de Jim Croce intitulée Time in a Bottle, l’un de ces rares morceaux qui me font vibrer à chaque écoute comme si c’était la première fois. Mais pourquoi faire de ces mots les premiers de ce blog ?

En physique théorique, pour étudier un système, on commence souvent par le mettre dans une « boîte » car cela permet de simplifier le problème. En effet, qui dit boîte dit conditions aux bords, c’est-à-dire contraintes sur le comportement du système près des parois de la boîte. Par exemple, pour comprendre le comportement d’un gaz, on peut commencer par étudier celui d’une particule dans une boîte cubique. La pression du gaz est déterminée en étudiant les collisions de la particule avec les parois. En raisonnant de la sorte, on aboutit à la théorie cinétique des gaz. De même, un rayonnement électromagnétique peut à priori se produire à n’importe quelle fréquence. Cependant, dès lors que le rayonnement se produit dans une boîte périodique, c’est-à-dire dont on identifie les parois deux à deux (imaginez-vous une feuille de papier dont on colle les côtés longs entre eux et les côtés courts entre eux) , la fréquence prend des valeurs discrètes: on parle de modes du champ. Le problème s’en trouve largement simplifié.

Dans mon domaine de recherche aussi, il est utile voire indispensable d’imaginer que les systèmes physiques peuvent être confinés dans des boîtes, et idéalement dans des volumes finis. J’étudie l’espace-temps, la structure qui sous-tend toute ce qui est. Et pourtant, j’emploie quotidiennement cette même astuce : je prétends que l’Univers entier est contenu dans une boîte, et plus précisément un cylindre, à travers une procédure appelée compactification. Nous y reviendrons. C’est l’espace-temps entier que les physiciens ont dompté en l’enfermant dans la bouteille de Jim Croce.

L’image est saisissante: les scientifiques cherchent avant tout à comprendre des phénomènes naturels, et pour ce faire il faut les isoler, les assujettir. Mais l’objet d’étude d’un cosmologue est l’Univers, et celui de l’apprenti théoricien de la gravité quantique que je suis, l’espace-temps. Comment faire de l’Univers un objet physique ? N’y a-t-il pas une contradiction dans les termes ? Comment être à la fois sujet, et partie infime de l’objet ? Il est légitime de se demander si une telle ambition relève encore véritablement du domaine de la science. Mais peu importe: ce pari fou que nous devons à Einstein, celui d’enfermer l’Univers dans une bouteille et de le tenir dans le creux de sa main, est trop séduisant pour tergiverser sur son bien-fondé. A titre personnel, je prends le pari.

Tout cela est entendu. Mais pourquoi ce blog ? Exerçons-nous pour la première, et certainement pas la dernière fois, à raconter la genèse d’une idée. Il y a quelques mois, tandis que je déjeunais avec une jeune femme au demeurant fort sympathique, je me suis mis à essayer d’expliquer un concept de physique qui avait généré de nombreuses controverses philosophiques. Etant plus focalisé par le degré élevé de symétrie du visage de mon interlocutrice que par le sujet de la conversation et ayant en outre peu dormi, mes explications sont rapidement devenues très approximatives, voire franchement incompréhensibles. Ensuite, à la demande d’une référence pour en apprendre plus sur le sujet, je suis resté muet, malgré que j’acquiesçais. Je n’avais rien à recommander.

La physique théorique est un domaine de la pensée, et non des moindres. Mais elle a ceci de singulier qu’elle demande de tels prérequis mathématiques que son contenu conceptuel est pratiquement inaccessible à un non-physicien, à fortiori en langue française. Il me semble qu’il y a là un gouffre à combler : une présentation sérieuse des concepts de la physique, ancrée dans l’histoire des idées, s’impose. Le format du blog me paraît tout à fait approprié : on peut y exprimer ses idées avec aisance, tout en interagissant directement avec son audience (jusqu’ici mon meilleur pote et ma mère, mais je mens pour ma mère).

Il me faut préciser au lecteur que je ne suis pas historien, ni philosophe, et encore moins physicien expérimental, Dieu nous en préserve. Je suis un apprenti théoricien et à ce titre, ce qui m’intéresse, c’est de faire progresser la Science aujourd’hui. Si, dans ce cadre, je considère qu’il est crucial de comprendre l’émergences des théories physiques, je trouve aussi complètement inutile de s’embarrasser des détails de l’Histoire: ce qui importe, c’est le motif global, c’est de comprendre ce qui a permis aux idées précédentes de voir le jour, et d’en tirer les leçons qui s’imposent. Souvent, on modernisera donc des arguments anciens; parfois, on ira jusqu’à les fabriquer de toute pièce, tout en le précisant et sans pour autant créer d’anachronismes —tel ou tel argument aurait pu être employé par Newton, mais ça n’a pas été le cas. Un titre alternatif pour ce blog aurait pu être A totally made up history of physics.

Dans l’océan des contenus, je ne sais pas si ma voix sera entendue. D’une certaine façon, cette bouteille, c’est aussi une bouteille jetée à la mer. Tout ce que je peux faire, c’est espérer que mes pensées laborieusement structurées trouveront en quelques voyageurs égarés du web une audience. De toute façon, pour citer Borges dans son livre de sable :

Je n’écris pas pour une petite élite dont je n’ai cure, ni pour cette entité platonique adulée qu’on surnomme la masse […]

J’écris pour moi, pour mes amis, et pour adoucir le cours du temps.

Spatio-temporellement vôtre,

Max