C'est quoi, le néant ?

Fermez vos yeux et essayez d’imaginer le néant.

Trop tard. Il est fort probable que vous ayez déjà pensé à quelque chose : peut-être la couleur noire, ou au mot « néant », et ni l’un ni l’autre ne sont le néant.

Réfléchir sur le néant pourrait être considéré comme une forme de méditation (au mieux) ou comme une perte de temps (au pire). C'est pourtant nécessaire, ne serait-ce que parce que l'une des questions qui minent le cœur de la physique concerne le néant : pourquoi y a t-il quelque chose (notre univers) plutôt que rien ?

Le néant est un concept si faussement simple qu’il évolue à l’intersection bizarre des sciences, de la philosophie et du langage. Comme répondre à un enfant qui demande « Pourquoi ? » encore et encore, essayer d'aller au fond de ce problème peut être assez frustrant. Nous avons donc demandé à un physicien et un philosophe de nous aider à définir le « néant » — enfin, si « néant » signifie quelque chose. Apparemment, même les experts trouvent la question frustrante.

Sean Carroll est physicien théoricien et cosmologiste à Caltech, l’Institut de Technologie de Californie. Le néant lui a récemment posé un problème, dans la mesure où il se rapporte à quelque chose.

Dans un récent post sur un blog, un podcast et un article du Routledge Companion to the Philosophy of Physics, tous intitulés « Pourquoi y a-t-il quelque chose, plutôt que rien ? » Carroll a essayé de répondre à cette question dans les termes les plus simples.

« La science et la philosophie ne cessent de se demander comment sont les choses et pourquoi elles sont ainsi. Dès lors, il semble naturel de passer à l’étape supérieure et se demander pourquoi les choses sont tout court » écrit-il dans l’article. « Notre expérience du monde, parce qu'elle est limitée à une minuscule fraction de réalité, nous donne peu d’atouts pour réfléchir à l'existence dudit monde de façon appropriée. »

Le néant véritable est très différent d’un simple « espace vide », même si cette comparaison-définition peut suffire dans la vie de tous les jours, m'a expliqué Carroll lors d’un appel Skype.

« Dans le champ de la théorie quantique, que nous considérons comme le meilleur moyen de décrire l’univers à l'heure actuelle, le vide est assez intéressant » explique-t-il. « Même s’il est aussi vide qu’il puisse l’être, les propriétés de la physique quantique sont toujours là — elles sont juste dans un état dénué d’énergie et ne font rien. Mais on pourrait sonder ce vide, comme le fait la physique des particules, et découvrir ses propriétés ».

Il ajoute : « l’espace vide est un endroit très intéressant dans la physique moderne ; il s’y passe beaucoup de choses. Si ce n’était rien, il ne s’y passerait rien. »

Les états quantiques sont des fonctions d’onde qui mesurent les niveaux d’énergie imprévisibles des atomes et des particules avec un fort degré de précision. Un système mécanique quantique à son niveau d’énergie le plus bas ressemblerait peut-être beaucoup au néant, même d’un point de vue mathématique, mais il contiendrait toujours des particules et de l'énergie.

Que ce soit un trou dans le sol ou les vastes bandes d’espace entre les corps célestes, ces espaces « vides » sont remplis d'un quelque chose doté de propriétés physiques. Ce vide n’est pas rien, au moins d'après Carroll et ses contemporains.

Mais tout cela n'est qu'une manière d'appréhender le problème. L’autre est encore plus troublante : l’absence totale d’espace-temps, vide ou pas.

« Simplement un véritable néant — pas une théorie quantique du vide — juste l’absence de quoi que ce soit » détaille Carroll. « Comme nous sommes dans un monde post-relativité générale, on sait que l’espace et le temps ne sont pas fixés et absolus ; ils sont dynamiques. Einstein disait que l’espace et le temps sont déformés par l’énergie, dès lors il est probablement plus correct de penser le néant comme une absence d’espace et de temps, plutôt que comme de l’espace et du temps avec rien dedans. Il y a une grande différence entre un espace vide et le néant ».

Même s’il est important de garder cette définition en tête, Carroll ajoute qu’elle ne sert pas à grand-chose en physique. Il explique : « Une chose est intéressante ; le néant est intéressant seulement dans la mesure où il est l’absence d’une chose. »

En fin de compte, Carroll avoue que la question du rien « Qu’est-ce que le néant ? » ne l'empêche pas de dormir — même s'il la trouve fascinante.

« Je pense que la question “Pourquoi y a t-il quelque chose plutôt que rien ?” est intéressante, mais la réponse est probablement “C’est simplement comme ça” » conclut-il. « On ne peut sans doute pas creuser plus profondément. Ce n’est pas comme si le néant était une sorte d’inconnu mystérieux, c’est juste l’absence de quoi que ce soit. C’est tout ce qu’il y a à dire. Il n’y a rien à apprendre de plus sur le néant. Tout ce qu’il y a à apprendre, c’est sur les choses ».

La science n’a pas le monopole du néant. Le philosophe Jim Holt a écrit à propos d’un large éventail de sujets scientifiques, de l’origine de l’univers à l’histoire philosophique des blagues. Il a également donné un discours sur la mécanique quantique et le néant lors d’un TED Talk intitulé « Pourquoi est-ce que l’univers existe ? »

Pour Holt, le néant pur est non seulement intelligible pour l’esprit humain, mais descriptible en grâce au raisonnement philosophique. Ce qui est un autre bon point de départ pour quiconque songe à cette question. Le philosophe affirme que le « néant » — pas un espace vide rempli de choses invisibles, comme le met en avant la physique quantique, mais littéralement rien — peut être facilement décrit par la logique formelle.

« On peut décrire de manière cohérente un état de néant, c’est facile à faire » m'assure Holt par téléphone. « C’est un état dans lequel tout n’a pas sa propre identité. Si pour tout x, x est inégal à x, alors cette phrase décrit logiquement un état de néant. Ça n’aide pas à développer l’imagination, mais ça ne fait pas naître de contradictions. Cela peut être vrai uniquement si le néant existe, car si quoi que ce soit existe, c’est égal à soi-même ».

Utiliser le raisonnement scientifique pour comprendre comment le néant a pu engendrer quelque chose, explique Holt, c'est tenter de répondre comme un physicien à une question métaphysique. Il réfute tout particulièrement la théorie quantique des champs, selon laquelle l’univers a peut-être surgi du vide quantique grâce à l’inflation.

À sa naissance, dans les années 80, la théorie de l’inflation a été présentée comme une sorte d’appendice à la théorie du Big Bang. Elle soutient que l’inflation cosmique a fait passer l’univers de l’échelle quantique à l’immensité astronomique en un court moment (entre 10 et 35 secondes après le Big Bang). C'est ce phénomène qui aurait donné son échelle et sa structure à l’univers dans lequel nous vivons aujourd'hui.

Mais si l’existence a jailli du néant en suivant un certain nombre de lois physiques, d’où provenaient ces lois ? Existaient-elles avant l’univers ? Cela signifierait que l'univers n'est pas « apparu » dans le néant. « [Selon les physiciens], les lois quantiques peuvent engendrer un monde depuis les abysses, ce sont donc des entités très mystérieuses. Mais ce sont tout de même des entités. Elles ne sont pas rien » explique Holt.

Alors, c’est quoi le néant ? Selon Holt, même si on ne peut pas décrire ses propriétés — ou même les imaginer — c’est sans doute la façon dont les choses auraient pu tourner.

« Le néant est l'incarnation la plus simple de la réalité, c’est la moins arbitraire parce qu’elle exclut tout » affirme Holt. « Une fois qu’on prend ça sérieusement, on commence à se dire “C’est comme ça que ça aurait dû être, pourquoi devrait-il y avoir quelque chose plutôt que rien ?” Non seulement il y a quelque chose, mais il y a un genre très particulier de choses que l’on voit autour de nous. »

Le néant prête à penser à ce qui existe. En dépit de son caractère même, le néant est l'un des os intellectuels les plus difficiles (et captivants) à ronger.

« C’est un mélange intéressant de philosophie, de science, d’analyse conceptuelle, de théologie et des limites du langage » détaille Holt. « Les gens qui sont friands de questions intellectuelles abstraites se régalent. »

Nos cerveaux sont faits pour appréhender les choses comme des entités distinctes. Nous sommes tout de même capables d'accepter l'idée de l'absence de propriétés. En fait, cela permet de créer une manière plus nuancer d’appréhender l’univers.

« Je pense qu’on peut comprendre le néant » assure Carroll. « Nous ne pensons pas que l’univers a des frontières spatiales, mais il se peut qu’il ait eu un début — nous n’en sommes pas sûrs mais c’est plausible. S’il y a un moment qui correspond à un début, et qu’après ce moment il y a eu quelque chose, alors il n’y a rien de l’autre côté. On serait tenté de dire “Avant ce moment, il y avait le néant.” Mais c’est mieux de dire “L'avant ce moment n'existe pas.” »

Holt pense que le néant peut être intelligible via la logique, mais que quiconque souhaite le visualiser devra s'abonner aux chaînes sportives. « Je n’ai jamais été capable de comprendre complètement le néant, mais je sens que je m’en approche quand je regarde le bowling professionnel à la télé », plaisante-t-il.

Cette référence au bowling n’a aucune valeur scientifique ou philosophique. Cependant, elle rappelle joliment qu'essayer de comprendre quelque chose qui ne peut pas exister est absurde. Au moins, poser une question aussi bizarre que « Qu’est-ce que le néant ? » nous rappelle que certaines idées erreront toujours au bord de l’entendement humain — mais aussi qu'il existera toujours des humains pour essayer de les dépasser.

« Je suis ouvert à toute meilleure réponse », s'amuse Carroll. « La satisfaction est quelque chose que l’on peut espérer mais pas exiger lorsqu’on parle de l’univers. C’est à nous, les humains, de cultiver la maturité intellectuelle nécessaire pour accepter que certaines questions n’ont pas de réponse qui nous semblerait satisfaisante. »

Au final, qu’avons-nous donc appris ici ? Quelque chose, on l’espère.

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