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La physique est la science de la nature et des phénomènes naturels. Elle traite de la multitude des phénomènes comme, par exemple, la naissance et les mouvements des étoiles et des planètes, la structure des plus petites particules de notre univers ou de l'activité des diverses forces tel le magnétisme, par exemple. Dans la mesure où une grande partie de la technologie actuelle n'aurait pu voir le jour sans les travaux de la physique, nous devons beaucoup de nos acquis modernes à la physique. Toutefois, la recherche en physique est encore loin d'être terminée, et beaucoup de questions fondamentales restent encore ouvertes. Mis à part des problèmes pratiques, la physique rencontre parfois également des problèmes théoriques. De plus, certains problèmes dépassent le domaine de la physique et font également partie du domaine de la philosophie. Voici quelques thèmes (non exhaustifs) dont traite la philosophie de la physique.
Métaphysique et hypothèses théologiques dans l'histoire de la physique
Johannes Kepler (1517 - 1630) partit du principe que Dieu créa le monde de telle manière que ce dernier soit régi par des principes harmoniques. Selon lui, le mouvement des planètes du système solaire obéit également à un principe harmonique. Il essaya donc de reproduire le mouvement des planètes à l'aide de boules et de ce qu'il appela des corps platoniques (dés, tétraèdres, octaèdres). Or, il constata que le mouvement des planètes qui tournent autour du soleil n'était pas circulaire mais bien elliptique. Kepler se demanda donc pourquoi le mouvement des planètes n'était pas une orbite circulaire "parfaite", mais une orbite elliptique "imparfaite". Kepler supposa par la suite qu'il devait exister une force qui fasse en sorte que les planètes ne se meuvent pas en une orbite parfaite. Les réflexions de Kepler nous montrent le rôle qu'ont joué des suppositions métaphysiques et théologiques dans la construction de sa théorie.
On peut également apprécier le rôle de la métaphysique si l'on observe le débat qui eut lieu entre Descartes et Leibniz. Gottfried Leibniz (1646-1716) critiqua, en effet, la physique de René Descartes (1596-1650). Descartes établit des règles qui décrivent le comportement de deux corps qui se repoussent. Bien que Leibniz sût que certaines de ces règles ne correspondaient pas aux résultats empiriques (comme par exemple, l'affirmation de Descartes qu'un corps plus léger ne soit jamais en mesure de bouger un corps plus lourd par repoussement), celui-ci choisit une autre manière de critiquer la position de Descartes. Leibniz affirma que la physique de Descartes violait son principe de continuité. En effet, selon Leibniz et son principe de continuité, les processus naturels sont continus, et la nature ne saute donc jamais aucune étape, en ce sens. Sans rentrer dans les détails de l'argumentation, il est ici intéressant de constater que Leibniz n'utilise pas uniquement les divergences empiriques, mais une thèse métaphysique afin d'attaquer la physique de Descartes.
Comme on a pu le constater, des hypothèses métaphysiques et théologiques ont joué un rôle dans la construction de la théorie des physiciens. La question est maintenant de savoir si la physique d'aujourd'hui est totalement exempte de considérations métaphysiques et théologiques. Si tel n'est pas le cas, quelles sont les suppositions métaphysiques et théologiques qui jouent aujourd'hui un rôle en physique? Et si, au contraire, la physique n'est pas encore libérée de ces hypothèses, comment peut-elle alors les supprimer?
Symétrie dans la physique d'aujourd'hui
Kepler pensait que le monde créé par Dieu obéissait à des principes harmoniques. Ceci implique notamment que le monde soit construit idéalement de manière symétrique. Bien que les explications religieuses ou théologiques ne soient plus très en vogue en physique aujourd'hui, il semblerait que les réflexions concernant la symétrie jouent tout de même encore un rôle de temps en temps. Par exemple, la théorie de la "supergravité", qui trouve son origine dans les réflexions à propos de la symétrie, suppose que toutes les parties tels que les quarks, les leptons ou les bosons, etc. doivent nécessairement avoir un membre partenaire. Toutefois, il n'existe, pour l'instant, pas encore de preuve empirique quant à l'existence de ces membres partenaires.
De là découle alors une série de questions philosophiques: pourquoi la symétrie est-elle importante en physique? Serait-elle un moyen utile ou heuristique à construction de diverses théories? Ou est-elle importante dans la mesure où notre monde ou univers est construit, en un sens, de manière symétrique? Ou n'est-ce qu'un reste métaphysique d'une époque révolue que l'on devrait considérer de manière critique?
De quoi parlent les physiciens?
Il nous arrive parfois de nous demander pourquoi la Terre ou l'Univers existent. Comment se sont-ils formés? La physique semble nous donner une réponse à cette question. L'Univers aurait été créé au moment du Big Bang. Toutefois, il semblerait que cette réponse ne soit satisfaisante que pour un court instant. Vient en effet très vite la question de savoir comment s'est formé le Big Bang. À première vue, il semble y avoir deux options possibles: soit on accepte que quelque chose ait pu se former à partir de rien, soit on se dit qu'il y a, en fait, toujours eu quelque chose. Cependant, ces deux options ne semblent pas non plus vraiment satisfaisantes. Tandis que la première paraît impossible, la deuxième revient à une déclaration de faillite intellectuelle. Serait-ce alors une énigme que l'on ne puisse résoudre? Dans son livre "Un Univers créé à partir du néant... Et pourquoi il y a quelque chose plutôt que rien", le physicien Lawrence Krauss écrit que la physique a désormais trouvé une réponse à ce mystère: l'Univers est né à partir de rien! Une critique de cette théorie consiste à dire que le "néant" dont parle Krauss ne serait, en fait, pas un néant total. Bien que Krauss démontra parfaitement de quelle manière une chose peut en devenir une autre, il ne put néanmoins démontrer comment quelque chose peut naître à partir du néant. Afin de nous aider à comprendre ceci, prenons ici un exemple analogue. Imaginons que je puisse traverser l'air avec des pierres avec l'aide d'une certaine magie. Vous ne me croyez pas et exigez une preuve. À cet instant, j'appelle donc ma femme "Magie" qui transporte une pierre d'un point A à un point B. Alors que vous pensiez que le terme magie renvoyait à des forces magiques, je parlais, en fait, de tout autre chose, à savoir de ma femme.
Il est difficile de dire si Krauss est parvenu à montrer que l'Univers est né du néant. Toutefois, d'un point de vue philosophique, il est intéressant de voir comment les physiciens utilisent les termes et les concepts. Lorsque des physiciens utilisent le terme de "néant", parlent-ils du même concept de néant que nous utilisons au quotidien? Ou parlent-ils de quelque chose de radicalement différent? Dans beaucoup de cas, il est évident que les physiciens utilisent des termes de tous les jours comme concepts théoriques. Lorsque les physiciens parlent de quarks colorés, il est évident qu'ils ne parlent pas de produits laitiers multicolores, mais bien de parties élémentaires possédant des propriétés physiques. Or, dans certains cas, ce n'est pas si facile. Qu'en est-il, par exemple, du temps? On entend parfois de la bouche des physiciens que le temps ne serait, en fait, qu'une illusion, qu'il n'existe donc pas de temps, ou que le temps serait une quatrième dimension. Ces affirmations à propos du temps ne sont pas forcément évidentes à saisir. Alors que nous n'avons aucune peine à comprendre comment l'apparition de l'eau dans le désert forme une illusion, il reste cependant difficile de comprendre dans quel sens le temps pourrait être une illusion. D'un point de vue philosophique, il est intéressant ici d'analyser dans quelle mesure les résultats de la physique peuvent ou doivent changer notre vision du monde ou nos représentations quotidiennes. Il est également intéressant de se demander comment interpréter les théories physiques. Ceci est également passionnant d'un point de vue épistémologique. Suppose que le temps et d'autres phénomènes constituent des illusions physiques. Devrait-on alors tous faire des études de physique afin d'être en mesure de décoder ce monde trompeur dans lequel nous vivons au quotidien?
Voici une partie des questions dont traite les philosphes de la physique. Il faut encore mentionner ici qu'il n'existe pas de frontière claire entre la philosophie de la physique et la théorie de la physique. Certaines questions se rapprochent plus de la biologie, tandis que d'autres se rapprochent plus de la philosophie.