Revue Parapsychologie n°7, juin 1979

Hervé Gresse, Daniel Wickers, Hervé Zwirn

I -Des Préoccupations étrangement proches .

De nombreux essais ont été faits pour expliquer scientifiquement les phénomènes psi . Au fur et à mesure des progrès de la science, certains chercheurs ont tenté d'appliquer dans ce but les découvertes les plus récentes . Ainsi, on a cru trouver dans les ondes hertziennes, le support des transmissions télépathiques . Certaines expériences semblent maintenant avoir montré que cette explication n'est pas satisfaisante .(1) Diverses autres tentatives analogues utilisant d'autres théories ( magnétisme, relativité) n'ont pas pu, non plus, aboutir .

Ces échecs ne doivent pas, à notre avis, décourager de nouvelles tentatives, si des éléments nouveaux les justifient . C'est le cas, pensons nous, avec la Mécanique Quantique dont certaines préoccupations actuelles nous paraissent étrangement proches de la Parapsychologie . Comme nous le montrons dans la suite, on ne peut trouver dans les théories quantiques , une explication satisfaisante aux phénomènes psi . Mais au niveau des préoccupations, les deux disciplines semblent se heurter aux mêmes difficultés, et cela chacune à sa manière .

Ces préoccupations concernent les rapports entre l'homme et la matière ou, comme dit la Mécanique Quantique, entre l'observateur et le système observé . Les questions que se posent les deux disciplines ne sont bien sûr, pas les mêmes, mais on ne peut s'empêcher de penser que si l'une des deux arrivait à résoudre ses problèmes, l'autre en profiterait sûrement . Mais peut-être la solution passe-t-elle justement par une mise en commun des problèmes, et un abaissement des séparations artificielles que l'on établit entre les phénomènes " purement " physiques, et les phénomènes psi . La questione pourrait ainsi être abordée d'une manière plus synthétique, certainement propice aux progrès.

Mais, avant de pousser plus loin ces considérations, il n'est sûrement pas inutile de faire un rappel de quelques notions de mécanique quantique, et tout d'abord, l'indéterminisme.

II -L'indéterminisme de la mécanique quantique.

L'indéterminisme est une notion choquante, car inhabituelle. Le monde qui nous entoure est déterministe, et nous en sommes fortement imprégnés.

Qu'est-ce exactement que le déterminisme ?

On dit qu'un phénomène se déroule de manière déterministe si on peut prévoir son état final lorsqu'on connaît avec précision son état initial. La mécanique classique est déterministe : une boule de billard étant posée sur le tapis horizontal d'un billard, on est à même, en utilisant les équations du mouvement, de prévoir avec certitude la vitesse et la position de la boule à un instant quelconque, si on en connaît la vitesse et la position à un instant antérieur.

Une science sera non déterministe si, quel que soit le degré de précision avec lequel on connaît l'état initial d'un système étudié, on ne peut pas prévoir avec précision et certitude l'état du système à un instant ultérieur arbitraire.

La mécanique statistique classique, dont l'objet concerne les ensembles de systèmes et non pas les systèmes considérés individuellement, peut apparaître à priori comme non déterministe. Elle ne fait de prédictions qu'en termes de probabilités, et est incapable de prédire avec certitude l'état de l'ensemble considéré, à un degré de précision arbitraire. Si l'on cherche à prévoir la répartition des molécules d'air contenues dans une pièce, on ne pourra connaître que la probabilité de telle ou telle distribution, comme par exemple la densité globale des molécules à tel endroit de la pièce, mais en aucun cas on ne saura donner la position et la vitesse de chaque molécule prise individuellement. Néanmoins, l'indéterminisme qui réside ici n'est dû qu'à notre incapacité à connaître parfaitement l'état initial (ici ce serait la position et la vitesse de toutes les molécules d'air contenues dans la pièce) et à traiter simultanément toutes les équations qu'impliquerait la connaissance totale de cet état initial. Il n'est pas dû au phénomène lui-même. En mécanique quantique, le problème est différent. Au premier abord, il semble y avoir une similitude entre mécanique statistique et mécanique quantique, car toutes deux font des prévisions probabilistes. Cependant, si en mécanique statistique l'état initial du système est imparfaitement connu, il n'en est pas de même en mécanique quantique. L'état du système est entièrement connu par la donnée de ce que l'on appelle sa fonction d'onde communément désignée par la lettre grecque (psi). Or, en dépit de cette connaissance, nous ne pouvons pas prévoir avec certitude le résultat d'une mesure qui sera faite sur le système considéré. Soit, par exemple un électron, et soit sa fonction d'onde (donc son état initial est donné).

Interrogeons nous sur sa position à un instant arbitraire . La seule réponse que nous pourrons fournir sera : l'électron a telle chance de se trouver à tel endroit, et telle chance de se trouver à tel autre endroit . Nous ne pourrons en aucune manière prévoir avec certitude et précision la position de l'électron . A ce niveau, l'indéterminisme réside dans la nature même des choses . Pour les objets quantiques, l'indéterminisme n'est pas dû à une quelconque incapacité de notre part, mais au fonctionnement de la nature elle même .

III - Le rôle de l'observateur et la philosophie positiviste

L'observateur a toujours été, en science, un élément important . Il va sans dire que sans lui, la science n'existerait pas, puisqu'elle a pour objet de décrire, d'interpréter et de prévoir ce que l'observateur pourra voir lors des différentes expériences qu'il mènera . Néanmoins, le rôle joué par par l'observateur dans toute la science préquantique, est essentiellement passif . L'observateur se situe en dehors du champ d'expérience et n'intervient que de I 'extérieur pour prendre note de ce qu'il observe, en ne modifiant que d'une manière arbitrairement faible le phénomène étudié . Il n'a en rien un rôle créateur ou catalyseur du phénomène observé qui se déroulerait de la même manière en l'absence de tout observateur .

La mécanique quantique bouleverse tout cela en attribuant à l'observateur un rôle beaucoup plus fondamental . Celui-ci est promu de son état passif à un rôle créateur et essentiel pour la mesure qu'il effectue . Il est l'agent qui, d'une certaine manière, " force " le système à adopter une valeur plutôt qu'une autre pour la mesure faite .

Cette conception qui peut paraître surprenante, découle tout naturellement de l'interprétation positiviste de la mécanique quantique . La manière positiviste d'interpréter la mécanique quantique, notamment celle de l'école de Copenhague issue des idées de Bohr, est à l'heure actuelle adoptée par la majorité des physiciens .

Dans cette optique, on donne une priorité absolue à l'observation . La science n'a que deux buts qui sont - - premièrement décrire de manière aussi claire et précise que possible les observations faites - deuxièmement construire un formalisme adéquat permettant de relier les observations entre elles et de prédire le résultat de nouvelles observations .

Au vu de la conception positiviste, tout ce qui sort de ce cadre n'est plus de la science mais de la métaphysique . Il est notamment hors de propos, et selon les positivistes dénué de sens, de se poser des questions sur la réalité en soi ou sur les propriétés réelles des systèmes . Tout ce qui n'est pas observable est dénué de sens, et s'interroger sur de tels concepts ne peut conduire qu'à de vains paradoxes .

L'abandon de la notion de trajectoire de l'électron illustre bien ce courant de pensée . Tous les modèles d'atomes comportant l'idée plus ou moins implicite d'une trajectoire continue des électrons aboutissant à des contradictions,on fut conduit à abandonner cette idée qui ne correspondait en fait à rien d'observable, puisque seules des positions instantanées et espacées dans le temps sont mesurables .

D'une manière générale, quand on parle d'objets quantiques, se les représenter dotés de propriétés bien définies à l'avance et que nous allons tout simplement constater en les mesurant, conduit à des contradictions. Que ce soit une mesure de position, de vitesse, de spin ou de toute autre propriété, on est conduit à dire que c'est la mesure qui " créée " la valeur trouvée, mais que le système quantique avant la mesure, se trouvait dans un état de superposition correspondant à une sorte d'état mélangé où il y aurait, par exemple pour la position, un peu de l'état " électron ici " , un peu de l'état " électron là bas " et un peu de l'état " électron ailleurs " , pour parler en langage imagé . L'électron n'est donc, à proprement parler, nulle part, et c'est l'acte de mesure qui le fait émerqer dans la réalité . On constate donc combien l'observateur joue un rôle important, puisque c'est grâce à lui que le système va acquérir un état bien déterminé en ce qui concerne la mesure faite .

IV- La philosophie réaliste et le paradoxe E P R

Naturellement, la philosophie positiviste peut sembler une sorte d'abdication du droit de savoir " ce qui se passe vraiment " . Elle a été ressentie de manière choquante par bien des savants qui se refusaient à abandonner l'idée d'une réalité des choses . Einstein et Bohr avaient à ce sujet des opinions divergentes . Pour Einstein et les philosophes réalistes, le monde que nous observons a une réalité en soi, que nous l'observions ou non . L'électron est localisé, que nous mesurions sa position ou non, il possède un spin bien défini, que nous nous y intéressions ou non . La science a pour but non seulement de décrire et prévoir les observations, mais aussi de savoir ce qui se passe entre ces observations . Cette position qui peut sembler bien naturelle, conduit cependant à des contradictions, si on cherche à l'appliquer à fond à la mécanique quantique .

C'est notamment dans ce contexte que fut imaginée une expérience faisant apparaître les conséquences paradoxales de cette position - le paradoxe d' Einstein, Podolsky, Rosen, dit EPR

Ce paradoxe, qui a été soulevé par Einstein au Conseil Solvay de 1935 est issu du formalisme de la mécanique quantique interprété dans le cadre d'une philosophie réaliste qui attribue des propriétés bien définies aux systèmes quantiques, même en dehors de toute mesure . Nous l'exposons sommairement, et renvoyons le lecteur à des ouvrages spécialisés (2), pour une étude plus précise .

Einstein commence par donner un critère de réalité physique qui est le suivant

"Si, sans perturber en aucune manière un système, on peut prédire avec certitude la valeur d'une quantité physique qui s'y rapporte alors il y a vraiment un élément de la réalité physique qui correspond à cette quantité."

Ceci posé, appliquons ce critère à une expérience fictive : (1). Considérons un ensemble de N particules de spin 0 se désintégrant chacune en 2 particules de spin ½ . Le spin d'une particule peut être grossièrement comparé à un moment cinétique de rotation propre . On dit qu'une particule a un spin ½ si une mesure de son spin sur un axe quelconque peut donner seulement les 2 valeurs + ½ ou - ½ .

Pour chaque couple de 2 particules, mesurons le spin de l'une des particules sans mesurer celui de l'autre . Comme nous devons respecter le principe de conservation du spin, deux cas sont possibles.

- Nous trouvons + ½ pour le spin de la particule mesurée et nous en déduisons que le spin de

l'autre particule est - ½ .

- Nous trouvons - ½ pour le spin de la particule mesurée et nous en déduisons que le spin de l'autre particule est + ½ .

Appelons A la particule sur laquelle nous effectuons la mesure et B l'autre particule . Si N est grand, comme la probabilité de trouver + ½ pour le spin de la particule A est égale à la probabilité de trouver - ½ , nous aurons, d'après la loi des grands nombres, approximativement :

N/2 couples avec spin de A = + ½ spin de B = - ½

N/2 couples avec spin de A = - ½ spin de B = + ½

En mécanique quantique, ceci s'appelle un mélange, et est décrit par une certaine fonction mathématique . Appelons la f pour simplifier .

(2) Considérons un ensemble de N particules de spin 0 identique à celui étudié précédemment et se désintégrant de nouveau en N couples de particules de spin ½ . Mais cette fois, ne faisons aucune mesure sur les particules.Cet ensemble sera alors décrit par une fonction g par exemple.

Le bon sens voudrait que les deux ensembles de N couples de particules auxquels on aboutit dans la 1ère et la 2ème expérience, soient identiques, la première expérience n'ayant fait que constater l'état de spin des particules . Malheureusement, si l'on fait des prédictions concernant certaines corrélations de spins en se servant de la fonction f qui représente l'état final de l'expérience (1) , on n'arrive pas aux mêmes résultats que si on utilise la fonction g représentant l'état final de l'expérience (2) .

Si donc on suppose que les spins des particules A et B sont déterminés dès le départ des deux particules et donc avant qu'on fasse la mesure, on se doit d'utiliser pour décrire le système la fonction f qui est celle d'un mélange. Mais avant la séparation des deux particules, la fonction à utiliser était g qui décrit une désintégration de particule de spin nul . Si f et g donnaient les mêmes résultats, il n'y aurait aucun problème . Mais comme ce n'est pas le cas, il ne nous est possible de choisir que g qui est la fonction initiale de deux particules de spin ½ provenant de la désintégration d'une particule de spin 0 .

On voit donc qu'il n'est pas possible de supposer que dès avant la mesure du spin de la particule A, les spins sont déjà déterminés .

La seule attitude correcte consiste donc, si on veut conserver le cadre non modifié du formalisme quantique, à abandonner l'hypothèse réaliste et à supposer que les spins n'ont aucune valeur précise tant que la mesure n'a pas été faite, et que c'est celle-ci qui confère à la particule A son spin positif ou négatif .

Mais dans ce cas, une conséquence surprenante intervient : puisque ni la particule A ni la particule B ( sur laquelle on ne fait pas de mesure ) n'ont de spin déterminé avant la mesure sur A , c'est cette mesure qui confère un spin déterminé à la particule A (ce qui n'a rien d'extraordinaire) et à la particule B (ce qui est beaucoup plus choquant) .

La particule B se trouve donc acquérir un spin déterminé d'une manière instantanée et à distance, sans qu'aucune action " matérielle " ne lui soit appliquée . Il y a donc une sorte d'action à distance qui parait inexplicable, et qui a gêné certains physiciens . La seule manière d'intégrer cet aspect est d'accepter le fait que l'univers est " non séparable " , c'est à dire que des systèmes qui peuvent paraître distincts, n'en sont pas moins étroitement couplés .

Cet aspect de l'univers est entièrement nouveau, et s'oppose au bon sens et à nos habitudes , d'où le paradoxe. Néanmoins, la relativité nous a déjà donné un exemple prouvant qu'entre le bon sens et les conséquences d' une théorie mathématique on est amené à choisir la théorie mathématique.

V- Aspects physiques des phénomènes psi .

Le long exposé de certains aspects de la mécanique quantique était nécessaire pour nous permettre d'expliquer maintenant en quoi elle pourrait faire avancer la compréhension des phénomènes psi . Récapitulons sommairement les points importants .

Le rôle de l'observateur dans le cadre du formalisme de la mécanique quantique présente les particularités suivantes :

- réduction du paquet d'ondes : celà veut dire qu'à partir d'un état mélangé et indéterminé, l'observateur " force " le système à prendre une des valeurs possibles

 - cette action, si c'en est une, est non locale : elle s'étend instantanément à tout l'espace de l'univers ( Paradoxe EPR ) . La relativité toutefois, n'est pas violée, car cette " action " dont la vitesse est supérieure à celle de la lumière, ne transporte pas objectivement d'information . Autrement dit, l'ingénieur ne peut y trouver de procédé pour envoyer un message.

Et c'est dans l'ambiguïté de cette " action " que réside le principal problème . Cette " action " , qui n'en est pas tout à fait une, peut-elle servir de base à une explication des phénomènes psi . Celà nous conduit à examiner à leur tour certaines particularités des phénomènes psi :

- les phénomènes psi se produisent sans transfert d'énergie . Cette affirmation n'est pas réellement prouvée, tant est difficile l'expérimentation en ce domaine . Mais dans certains cas de lévitation par exemple, il s'est avéré que le poids du médium ne s'augmentait pas du poids de l'objet " en lévitation " .

D'un point de vue physique, ce non transfert d'énergie est d'ailleurs tout à fait acceptable : l'énergie nécessaire peut être puisée dans le milieu ambiant, le médium ne jouant que le rôle de " manipulateur " des probabilités dont nous avons parlé aux paragraphes précédents .

- les phénomènes psi ne semblent pas connaître les limitations imposées habituellement par le temps et l'espace . Certaines expériences de précognition semblent irréfutables de ce point de vue.

Diverses tentatives ont été faites en application de ces considérations. Signalons tout particulièrement la plus précise à notre connaissance, celle de R.D. Mattuck (3) . Le modèle proposé est du type décrit plus haut : " l'esprit " du médium agit sur les fonctions de probabilité des molécules de gaz qui peuvent alors avoir une action cohérente et ainsi, déplacer une petite balle flottant sur l'eau . Par divers calculs, Mattuck montre que le cerveau humain peut avoir la capacité nécessaire pour gérer l'importante quantité d'informations intervenant dans le processus .

Cette tentative, qui est intéressante, nous parait toutefois encore insuffisante . Le mode d'action du médium n'est pas vraiment précisé, et il ne se rattache pas directement au rôle joué par l'observateur en mécanique quantique où c'est l'acte de perception qui provoque la réduction du paquet d'ondes . Comme dans le cas de la balle flottant sur l'eau, le médium ne perçoit pas les molécules qui sont autour, et il manque, nous semble-t-il, quelques maillons dans la chaîne du processus, pour justifier les calculs effectués par Mattuck .

Dans quel sens mener les recherches

Les points communs que nous avons signalés entre mécanique quantique et parapsychologie, sont surtout d'ordre philosophique . A la date d'aujourd'hui, on ne peut sérieusement prétendre expliquer scientifiquement les phénomènes psi par la Physique Quantique . L'ayant constaté, nous nous bornerons, au moins momentanément, à une affirmation philosophique qui nous semble d'une grande importance : les deux disciplines font apparaître que l'homme joue dans l'univers un rôle dont il n'a que faiblement conscience.

La mécanique quantique restant dans la ligne scientifique traditionnel, a décidé de croire que l'univers peut être étudié indépendamment de celui qui l'étudie . Ce faisant, elle se fixe des barrières qui sont certainement défavorables à ses propres progrès . La Parapsychologie elle, n'a pas cet à priori, et n'hésite pas à faire intervenir l'humain, mais elle a encore besoin de structurer et d'affiner ses méthodes . Désirant étudier systématiquement les phénomènes, elle aborde néanmoins la question avec un esprit scientifique suffisant pour permettre un dialogue efficace et fructueux avec les physiciens . Souhaitons que cette coopération puisse commencer prochainement

Bibliographie

(1) L.L. Vassiliev : La suggestion à distance - Vigot Frères - 1963

(2) D'Espagnat : Conceptions de la Physique contemporaine - Hermann - 1965

(3) Mattuck : Thermal noise theory of psychokinesis : Modified Walker model with pulsed information rate - Physics Laboratory - University of Copenhaguen