La cosmologie sans la philosophie est un navire sans gouvernail

On a de plus en plus de critiques de la philosophie en astrophysique et en cosmologie. De la prétention du défunt Stephen Hawking que la philosophie est morte, au chapitre sur la philosophie de Steven Weinberg, intitulé Against Philosophy (1992), de nombreux physiciens et astrophysiciens pensent que la philosophie est inutile, ou du moins inutile en science.¹ Au même moment, Hawking et son co-auteur, Leonard Mlodinow, proposent une approche de la recherche scientifique appelée réalisme dépendant du modèle dans The Grand Design (2010) tandis que le livre de Weinberg discute du positivisme logique et de la métaphysique. Si tout cela est si inutile, alors pourquoi Hawking et Weinberg, et Neil de Grasse Tyson, Lawrence Krauss et d’autres anti-philosophes, ont-ils si souvent participé au discours philosophique ?

Le principe cosmologique

Malgré ce que les détracteurs pourraient penser, tous les domaines de la science sont confrontés à des questions auxquelles il est impossible de répondre dans le cadre même du processus scientifique. Chaque fois que les scientifiques examinent la meilleure façon de tester une théorie, ou se demandent comment les modèles scientifiques sont liés à la réalité, ils font de la philosophie.² Mais dans sa position unique en tant qu’étude de toute l’existence, la cosmologie en particulier est pleine d’énigmes et de positions philosophiques.

En fait, une croyance philosophique se cache au coeur même de la cosmologie. Le principe cosmologique stipule que, à grande échelle, l’Univers est homogène (se ressemble à tous les endroits) et isotrope (il est identique dans toutes les directions). Par exemple, la vue d’un navire au milieu de l’océan serait isotrope, mais, lorsque la terre est en vue, la vue n’est pas la même dans toutes les directions. La surface de l’océan elle-même est peut-être homogène jusqu’à ce que vous vous approchiez du rivage.

Le principe cosmologique est fondamental pour comprendre comment l’Univers a évolué à partir d’un plasma chaud uniforme et de son refroidissement pour former le réseau cosmique complexe que nous pouvons maintenant voir à travers nos télescopes. Pour assumer l’homogénéité et l’isotropie partout, il faut tout d’abord faire la moyenne des différences moins importantes, comme les planètes entières et même les galaxies. Le principe cosmologique est donc un principe statistique : il n’est vrai que si on l’applique à des échelles suffisamment grandes.

Isotropie et homogénéité

Mais même dans ce cas, cela pourrait ne pas être vrai. L’univers n’a pas besoin d’être homogène ; La théorie de la gravitation d’Albert Einstein fonctionne très bien si ce n’est pas le cas, et la gravité fait croître les structures au fil du temps, exagérant les minuscules différences initiales. (La question reste ouverte pour déterminer si ces différences initiales provenaient des “fluctuations quantiques”, qui sont des particules virtuelles apparaissant et disparaissant, ou d’une autre théorie plus étrange.)

Donc, les scientifiques sont laissés dans un état d’acceptation hésitant. Le principe cosmologique est fondamental dans la façon dont nous décrivons l’évolution de l’Univers, mais jusqu’à présent, nous n’avons pas été en mesure de prouver qu’il est nécessairement vrai. Les tentatives de mesurer si l’univers est homogène, ou à quelle échelle il devient homogène, ont donné des résultats mitigés.^3 4 5 Mais on a effectivement observé une isotropie cosmologique : le fond diffus cosmologique, émis de partout dans l’univers quelques centaines de milliers d’années après le Big Bang, est isotrope à une partie sur 100 000. De manière analogue, notre navire dans l’océan pourrait voir de minuscules différences, telles que de petites vagues agitées, mais la vue est en grande partie isotrope.

La confusion du principe copernicien

Donc, il est possible d’obtenir une isotropie sans homogénéité. Pour un observateur au centre d’une distribution sphérique de la matière, les choses se ressemblent dans toutes les directions, mais une telle distribution n’a pas besoin d’être homogène. Cependant, de nombreux cosmologistes se contentent de croire que l’homogénéité existe à une certaine échelle, qu’elle ait été mesurée ou non, car à l’aide d’un principe philosophique non empirique, l’homogénéité découle logiquement de l’isotropie.

C’est ce que l’on appelle le principe copernicien, qui stipule qu’il n’y a pas d’observateurs privilégiés. Nous ne sommes pas dans une place particulière dans l’univers et le centre est certainement un endroit très spécial. Par ce principe, l’Univers doit être isotrope partout, de tous les points de vue et pas seulement du nôtre et pour que cela soit vrai, l’Univers doit également être homogène. Si chaque navire voit une vue qui semble isotrope, il ne doit pas y avoir de terre pour que les choses soient différentes, de sorte que l’océan doit être le même à chaque endroit.

Le principe copernicien a été si bien accepté en cosmologie que de nombreux scientifiques le confondent avec le principe cosmologique, ou le prennent simplement pour acquis, même dans les manuels. Pour être juste, le principe cosmologique peut être considéré comme une version plus générale principe de Copernic, puisque, dans un univers homogène et isotrope, il n’y a aucun observateur privilégié ni aucun lieu spécial. Mais le principe cosmologique peut être testé de manière explicite alors que le principe copernicien adopte une croyance sur la manière dont l’Univers est, sans recourir à des données empiriques. C’est aussi une notion nettement moderne ; tout au long de l’histoire humaine, les gens n’ont eu aucun problème à croire que la Terre était au centre des choses.

L’impossibilité de faire des expériences à l’échelle de l’univers

La signification de ces positions en cosmologie n’est qu’un des moyens par lesquels la discipline se greffe sur des arguments philosophiques. Comme pour l’astronomie, l’étude des objets célestes, la cosmologie ne peut réellement tester ses théories que par l’observation plutôt que par l’expérimentation. Nous ne pouvons pas faire d’expériences sur l’univers dans son ensemble, pas plus que nous ne pouvons faire exploser une étoile dans un laboratoire. (Même si nous pouvions faire exploser une étoile dans un laboratoire, on pourrait prendre la position philosophique que nous ne devrions pas). Mais alors que les astronomes construisent des télescopes pour observer des millions de galaxies ou un milliard d’étoiles, il n’y a qu’un seul univers (ou même, il n’y a qu’un seul multivers). De plus, nous avons un point de vue sur le sujet et nous ne pouvons observer qu’un volume limité (quoique très important) de l’Univers. Ces limitations signifient que les choix philosophiques joueront toujours un rôle dans la construction et le test des théories cosmologiques.

Outre les questions de méthode, le contenu de la cosmologie soulève des questions philosophiques sur la nature de l’existence. La cosmologie traite des débuts de la manière la plus fondamentale possible. L’Univers a-t-il commencé dans la singularité initiale du Big Bang ? Est-ce le temps lui-même ? (Et cette question a-t-elle même un sens ?). Ou est-ce que les singularités, les points de l’infini localisé tels que les trous noirs, signifient un problème avec nos théories ? Peut-être devrions-nous préférer les cosmologies cycliques, dans lesquelles le Big Bang a été précédé par la disparition d’un univers passé, à partir duquel notre propre univers est né. Et s’il n’est pas possible de reproduire les conditions de l’Univers primitif, si ces hautes énergies sont inaccessibles à des accélérateurs de particules que nous pourrions éventuellement construire, comment pouvons-nous nous attaquer à ces énigmes ?

Ce n’est pas nécessairement le travail du cosmologiste de réfléchir ou de répondre à de telles questions, tout comme ce n’est pas le travail d’un philosophe des sciences de proposer une théorie de tout. Mais les cosmologistes pourraient bénéficier d’une collaboration plus volontaire avec leurs compagnons de route philosophiques. Avec tant de scientifiques coincés dans des théories telles que la falsification poppérienne, et tandis que les physiciens des particules et les cosmologistes marchaient dans un raisonnement anthropique boueux sur les multivers, nous pourrions certainement utiliser de l’aide extérieure.⁶ Le nombre croissant d’initiatives de philosophie de la cosmologie pourrait être un signe que les perspectives s’améliorent malgré les détracteurs. L’exemple du principe cosmologique nous rappelle que la cosmologie est remplie de choix philosophiques, que nous en soyons conscients ou non.

Traduction d’un article sur Aeon par Bridget Falck, chercheuse postdoctorale à l’institut d’astrophysique théorique à l’université d’Oslo en Norvège.

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