Cette vie granuleuse

Que le monde n’est pas solide mais composé de minuscules particules est une idée très ancienne. Est-ce la plus grande idée de l’humanité ? demande Carlo Rovelli, le directeur du groupe de gravité quantique au Centre de Physique Théorique de Luminy à Marseille, sur Aeon.

Selon la tradition, en l’an 450 avant Jésus-Christ, un homme s’est embarqué pour un voyage maritime de 400 miles de Milet en Anatolie à Abdera en Thrace, fuyant une ville grecque prospère qui était soudainement prise dans des troubles politiques. Ce voyage allait être crucial pour l’histoire de la connaissance. Le nom du voyageur était Leucippe ; on sait peu de choses sur sa vie, mais son esprit intellectuel s’est avéré indélébile. Il a écrit le livre La grande cosmologie, dans lequel il a avancé de nouvelles idées sur les aspects transitoires et permanents du monde. À son arrivée à Abdera, Leucippe fonde une école scientifique et philosophique, à laquelle il affilie bientôt un jeune disciple, Démocrite, qui jette une longue ombre sur la pensée de tous les temps ultérieurs.

Ensemble, ces deux penseurs ont construit la majestueuse cathédrale de l’ancien atomisme. Leucippe en était le maître. Démocrite, le grand élève qui a écrit des dizaines d’ouvrages sur tous les domaines de la connaissance, était profondément vénéré dans l’Antiquité, qui connaissait ces ouvrages. « Le plus subtil des Anciens », l’appelait Sénèque. « Qui est là pour qu’on puisse lui comparer la grandeur, non seulement de son génie, mais aussi de son esprit », demande Cicéron.

Ce que Leucippe et Démocrite avaient compris, c’est que le monde peut être compris par la raison. Ils étaient convaincus que la variété des phénomènes naturels devait être attribuable à quelque chose de simple, et ils avaient essayé de comprendre ce que ce quelque chose pouvait être. Ils avaient conçu une sorte de substance élémentaire à partir de laquelle tout était fait. Les Anaximènes de Milet avait imaginé que cette substance pouvait se comprimer et se raréfier, transformant ainsi de l’un à l’autre les éléments à partir desquels le monde est constitué. C’était un premier germe de physique, grossier et élémentaire, mais dans la bonne direction. Il fallait une idée, une grande idée, une vision grandiose, pour saisir l’ordre caché du monde. C’est Leucippe et Démocrite qui ont eu cette idée.

L’idée du système de Démocrite est extrêmement simple : l‘univers entier est constitué d’un espace sans limites dans lequel d’innombrables atomes courent. L’espace est sans limites ; il n’a ni dessus ni dessous ; il est sans centre ni limite. Les atomes n’ont aucune qualité, si ce n’est leur forme. Ils n’ont ni poids, ni couleur, ni goût. La chaleur, le froid et la couleur sont des opinions : en réalité, il n’y a que des atomes et du vide », a déclaré Démocrite. Les atomes sont indivisibles ; ils sont les grains élémentaires de la réalité, qui ne peuvent être subdivisés davantage, et tout est fait d’eux. Ils se déplacent librement dans l’espace, en se heurtant les uns aux autres ; ils s’accrochent, se poussent et se tirent les uns les autres. Les atomes similaires s’attirent et se rejoignent.

C’est la trame du monde. C’est la réalité. Tout le reste n’est qu’un sous-produit – aléatoire et accidentel – de ce mouvement et de cette combinaison d’atomes. L’infinie variété des substances dont est fait le monde provient uniquement de cette combinaison d’atomes.

Lorsque les atomes s’assemblent, la seule chose qui compte, la seule chose qui existe au niveau élémentaire, c’est leur forme, leur disposition et l’ordre dans lequel ils se combinent. Tout comme en combinant les lettres de l’alphabet de différentes manières, nous pouvons obtenir des comédies ou des tragédies, des histoires ridicules ou des poèmes épiques, de même les atomes élémentaires se combinent pour produire le monde dans son infinie variété. La métaphore est celle de Démocrite.

Il n’y a pas de finalité, pas de but, dans cette danse sans fin des atomes. Comme le reste du monde naturel, nous sommes l’un des nombreux produits de cette danse infinie – le produit, c’est-à-dire d’une combinaison accidentelle. La nature continue d’expérimenter des formes et des structures ; et nous, comme les animaux, sommes les produits d’une sélection aléatoire et accidentelle, au cours de siècles de temps. Notre vie est une combinaison d’atomes, nos pensées sont constituées d’atomes fins, nos rêves sont le produit d’atomes ; nos espoirs et nos émotions sont écrits dans un langage formé par des combinaisons d’atomes ; la lumière que nous voyons est composée d’atomes, qui nous apportent des images. Les mers sont composées d’atomes, tout comme nos villes et les étoiles. C’est une vision immense : sans limites, incroyablement simple et incroyablement puissante, sur laquelle se fondera plus tard le savoir d’une civilisation.

C’est sur cette base que Démocrite a écrit des dizaines de livres articulant un vaste système, traitant de questions de physique, de philosophie, d’éthique, de politique et de cosmologie. Il écrit sur la nature du langage, sur la religion, sur les origines des sociétés humaines, et sur bien d’autres choses encore. Tous ces livres ont été perdus. Nous ne connaissons sa pensée qu’à travers les citations et les références faites par d’autres auteurs anciens, et par leurs résumés de ses idées. La pensée qui émerge ainsi est une sorte d’humanisme intense, rationaliste et matérialiste.

Démocrite combine une attention particulière à la nature, éclairée par une clarté naturaliste dans laquelle tout système résiduel d’idées mythiques est éliminé, avec une grande attention à l’humanité et une profonde préoccupation éthique pour la vie – anticipant de quelque 2 000 ans les meilleurs aspects du Siècle des Lumières. L’idéal éthique de Démocrite est celui d’une sérénité d’esprit atteinte par la modération et l’équilibre, en faisant confiance à la raison et en ne se laissant pas submerger par les passions.

Platon et Aristote connaissaient les idées de Démocrite et les ont combattues. Ils l’ont fait au nom d’autres idées, dont certaines ont ensuite, pendant des siècles, créé des obstacles à la croissance de la connaissance. Tous deux ont insisté sur le rejet des explications naturalistes de Démocrite au profit d’une tentative de compréhension du monde en termes finalistes – croyant que tout ce qui arrive a un but, une façon de penser qui se révélerait très trompeuse pour comprendre les voies de la nature – ou, en termes de bien et de mal, confondant les questions humaines avec des sujets qui ne nous concernent pas.

Aristote parle beaucoup des idées de Démocrite, avec respect. Platon ne cite jamais Démocrite, mais les spécialistes soupçonnent aujourd’hui que c’était un choix délibéré, et non un manque de connaissance de ses œuvres. La critique des idées de Démocrite est implicite dans plusieurs des textes de Platon, comme dans sa critique des « physiciens », par exemple. Dans un passage de son Phédon, Platon fait formuler par Socrate un reproche à tous les « physiciens ». Il se plaint que lorsque les « physiciens » ont expliqué que la Terre était ronde, il s’est rebellé parce qu’il voulait savoir à quoi servait la rondeur de la Terre, comment sa rondeur lui serait bénéfique. Comme le grand Platon était complètement à côté de la plaque !

Le plus grand physicien de la seconde moitié du XXe siècle, Richard Feynman, a écrit au début de ses merveilleuses conférences d’introduction à la physique :

Si, dans un quelconque cataclysme, toutes les connaissances scientifiques devaient être détruites, et qu’une seule phrase devait être transmise à la génération suivante de créatures, quelle déclaration contiendrait le plus d’informations en un minimum de mots ? Je crois que c’est l’hypothèse atomique, ou le fait atomique, ou quel que soit le nom qu’on lui donne, que toutes les choses sont faites d’atomes – de petites particules qui se déplacent en mouvement perpétuel, s’attirant les unes les autres lorsqu’elles sont un peu éloignées, mais se repoussant lorsqu’elles sont serrées les unes contre les autres. Dans cette phrase, vous verrez une énorme quantité d’informations sur le monde, si vous faites preuve d’un peu d’imagination et de réflexion.

Sans avoir besoin de quoi que ce soit de la physique moderne, Démocrite était déjà arrivé à l’idée que tout est constitué de particules indivisibles. Il l’a fait en partie en rassemblant des arguments basés sur l’observation ; par exemple, il a imaginé, à juste titre, que l’usure d’une roue, ou le séchage des vêtements sur une corde, pourrait être dû au lent vol de particules de bois ou d’eau. Mais il avait aussi des arguments de nature philosophique. Nous allons nous y attarder, car leur puissance va jusqu’à la gravité quantique.

Démocrite a observé que la matière ne pouvait pas être un tout continu, car il y a quelque chose de contradictoire dans la proposition selon laquelle il devrait en être ainsi. Nous connaissons le raisonnement de Démocrite parce qu’Aristote le rapporte. Imaginez, dit Démocrite, que la matière est infiniment divisible, c’est-à-dire qu’elle peut être décomposée un nombre infini de fois. Imaginez donc que vous brisez un morceau de matière à l’infini. Que resterait-il ?

De petites particules de dimension étendue pourraient-elles subsister ? Non, car si c’était le cas, le morceau de matière ne serait pas encore décomposé à l’infini. Il ne resterait donc que les points sans extension. Mais maintenant, essayons de rassembler la matière à partir de ces points : en rassemblant deux points sans extension, on ne peut pas obtenir une chose avec extension, ni avec trois, ni même avec quatre. Peu importe le nombre de points que vous mettez ensemble, en fait, vous n’avez jamais d’extension, parce que les points n’ont pas d’extension. Par conséquent, nous ne pouvons pas penser que la matière est faite de points sans extension, parce que peu importe le nombre de points que nous parvenons à rassembler, nous n’obtenons jamais quelque chose avec une extension. La seule possibilité, conclut Democritus, est que tout morceau de matière est constitué d’un nombre fini de morceaux discrets et indivisibles, chacun ayant une taille finie : les atomes.

L’origine de ce mode d’argumentation subtil est antérieure à Démocrite. Il provient de la région du Cilento, dans le sud de l’Italie, d’une ville appelée aujourd’hui Velia, qui était au cinquième siècle avant Jésus-Christ une colonie grecque florissante appelée Eléa. C’est là qu’habitait Parménide, le philosophe qui avait pris à la lettre – peut-être trop – le rationalisme de Milet et son idée que la raison peut nous révéler comment les choses peuvent être autres qu’elles n’apparaissent.

Parménide avait exploré une voie vers la vérité par la seule raison pure, ce qui l’avait amené à déclarer que toutes les apparences sont illusoires, ouvrant ainsi la voie qui allait progressivement se rapprocher de la métaphysique et s’éloigner de ce que l’on allait appeler les « sciences naturelles ». Son élève Zeno, également originaire d’Éléa, avait apporté des arguments subtils à l’appui de ce rationalisme fondamentaliste, qui réfute radicalement la crédibilité des apparences. Parmi ces arguments, il y avait une série de paradoxes qui ont été célébrés comme « les paradoxes de Zeno », et qui cherchent à montrer comment toute apparence est illusoire, en soutenant que la notion banale de mouvement est absurde.

Le plus célèbre des paradoxes de Zénon est présenté sous la forme d’une brève fable : la tortue défie Achille dans une course qui commence avec un avantage de 10 mètres. Achille parviendra-t-il à rattraper la tortue ? Zénon affirme que la logique rigoureuse veut qu’il n’y parvienne jamais. En effet, avant de la rattraper, Achille doit parcourir les 10 mètres et, pour ce faire, il prendra un certain temps. Pendant ce temps, la tortue aura avancé de quelques centimètres. Pour couvrir ces centimètres, Achille devra prendre un peu plus de temps, mais pendant ce temps, la tortue aura avancé plus loin, et ainsi de suite, à l’infini. Achille a donc besoin d’un nombre infini de fois pour atteindre la tortue, et un nombre infini de fois, selon Zeno, est un temps infini. Cependant, comme nous voyons le rapide Achille atteindre et dépasser autant de tortues qu’il le souhaite, il s’ensuit que ce que nous voyons est irrationnel, et donc illusoire.

La ficelle ne peut pas être coupée autant de fois que nous le voulons ; la matière n’est pas continue, elle est constituée d' »atomes » individuels de taille finie

Soyons honnêtes : ce n’est guère convaincant. Où se situe l’erreur ? Une réponse possible est que Zeno se trompe parce qu’il n’est pas vrai qu’en accumulant un nombre infini de choses, on finit par avoir une chose infinie. Pensez à prendre un bout de ficelle, à le couper en deux, puis à le couper à nouveau en deux, et ainsi de suite à l’infini. À la fin, vous obtiendrez un nombre infini de petits bouts de ficelle ; la somme de ceux-ci, cependant, sera finie, car ils ne peuvent s’additionner qu’à la longueur du bout de ficelle original. Ainsi, un nombre infini de cordes peut faire une corde finie ; un nombre infini de temps de plus en plus courts peut faire un temps fini, et le héros, même s’il devra parcourir un nombre infini de distances, toujours plus petites, prendra un temps fini pour le faire, et finira par attraper la tortue. En mathématiques, on appelle cela une série convergente.

Il semble que le paradoxe soit résolu. La solution, c’est-à-dire l’idée du continuum – il peut exister des temps arbitrairement petits, dont un nombre infini constitue un temps fini. Aristote est le premier à intuiter cette possibilité, développée par la suite par les mathématiques anciennes et modernes. Mais est-ce vraiment la bonne solution dans le monde réel ? Les chaînes de caractères arbitrairement courtes existent-elles vraiment ? Peut-on vraiment couper un morceau de corde un nombre arbitraire de fois ? Existe-t-il des quantités de temps infiniment petites ? Ce ne sont pas là des questions auxquelles Aristote doit réfléchir depuis longtemps. Ce sont précisément les problèmes auxquels les physiciens modernes sont confrontés lorsqu’ils essaient de créer une théorie de la gravité quantique, une théorie qui fusionne les règles à grande échelle de la relativité générale d’Albert Einstein avec les distances minuscules de la mécanique quantique.

Selon la tradition, Zénon avait rencontré Leucippe et était devenu son professeur. Leucippe était donc familier avec les énigmes de Zénon. Mais il avait imaginé une façon différente de les résoudre. Peut-être, suggère Leucippe, qu’il n’existe rien d’arbitrairement petit : il y a une limite inférieure à la divisibilité. L’univers est granulaire, et non continu. Avec des points infiniment petits, il serait impossible de construire une extension – comme dans l’argument de Démocrite rapporté par Aristote et mentionné précédemment. Par conséquent, l’extension de la chaîne doit être formée par un nombre fini d’objets finis de taille finie. La ficelle ne peut pas être coupée autant de fois que nous le voulons ; la matière n’est pas continue, elle est constituée d' »atomes » individuels de taille finie.

Que cet argument abstrait soit correct ou non, sa conclusion – comme nous le savons aujourd’hui – contient une grande part de vérité. La matière a en effet une structure atomique. Si je divise une goutte d’eau en deux, j’obtiens deux gouttes d’eau. Je peux diviser à nouveau chacune de ces deux gouttes, et ainsi de suite. Mais je ne peux pas continuer à l’infini. À un certain moment, je n’ai plus qu’une seule molécule, et c’est fini. Il n’existe pas de gouttes d’eau plus petites qu’une seule molécule d’eau.

Les preuves de la nature atomique de la matière se sont accumulées au fil des siècles, en grande partie grâce à la chimie. Les substances chimiques sont composées de combinaisons de quelques éléments et sont formées par des proportions (de poids) données par des nombres entiers. Les chimistes ont construit une façon de penser les substances comme étant composées de molécules constituées de combinaisons fixes d’atomes. L’eau, par exemple – H2O – est composée de deux parties d’hydrogène et d’une partie d’oxygène.

Mais ce ne sont là que des indices. Au début du siècle dernier, de nombreux scientifiques et philosophes ne considéraient pas encore l’hypothèse atomique comme crédible. Parmi eux se trouvait le célèbre physicien et philosophe Ernst Mach, dont les idées sur l’espace allaient avoir une grande importance pour Einstein. À la fin d’une conférence de Ludwig Boltzmann à l’Académie impériale des sciences de Vienne, Mach déclara publiquement : « Je ne crois pas que les atomes existent !

C’était en 1897. Beaucoup, comme Mach, ne comprenaient la notation chimique que comme une méthode conventionnelle de synthèse des lois des réactions chimiques – et non comme la preuve qu’il existait réellement des molécules d’eau composées de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. On ne voit pas les atomes, disaient-ils. Les atomes ne seront jamais vus, diraient-ils. Et puis, ils demandaient, quelle serait la taille d’un atome ? Démocrite n’a jamais pu mesurer la taille de ses atomes.

Mais quelqu’un d’autre le pouvait. La preuve définitive de « l’hypothèse atomique » a dû attendre 1905. Elle a été découverte par un jeune rebelle de 25 ans qui avait étudié la physique mais n’avait pas pu trouver d’emploi de scientifique et qui arrivait à joindre les deux bouts en travaillant à l’office des brevets de Berne. Dans mon nouveau livre, je parle beaucoup de ce jeune homme, et des trois articles qu’il a envoyés à la plus prestigieuse revue de physique de l’époque, les Annalen der Physik. Le premier de ces articles contenait la preuve définitive de l’existence des atomes et calculait leurs dimensions, résolvant ainsi le problème posé par Leucippe et Démocrite 23 siècles plus tôt.

Le nom de ce jeune homme de 25 ans est évidemment Albert Einstein.

Sa méthode est étonnamment simple. N’importe qui aurait pu y arriver, depuis l’époque de Démocrite, s’il avait eu la perspicacité d’Einstein et une maîtrise suffisante des mathématiques pour faire ce qui n’était pas un calcul facile. L’idée est la suivante : si nous observons attentivement de très petites particules, comme un grain de poussière ou un grain de pollen, en suspension dans l’air calme ou dans un liquide, nous les voyons trembler et danser. Poussées par ce tremblement, elles se déplacent, en zigzaguant au hasard, et dérivent donc lentement, s’éloignant progressivement de leur point de départ. Ce mouvement de particules dans un fluide est appelé mouvement brownien, d’après Robert Brown, un biologiste qui l’a décrit en détail au XIXe siècle. C’est comme si la petite particule recevait des coups au hasard de chaque côté. Non, ce n’est pas « comme si » elle était frappée ; elle est vraiment frappée. Elle tremble parce qu’elle est frappée par les molécules d’air individuelles, qui entrent en collision avec la particule, parfois de droite, parfois de gauche.

Il est possible de revenir de la quantité de mouvement du granule, que l’on peut observer, aux dimensions des molécules

Le point subtil est qu’il existe un nombre énorme de molécules d’air. En moyenne, il y en a autant qui frappent la granule de gauche que de droite. Si les molécules d’air étaient infiniment petites et infiniment nombreuses, l’effet des collisions de droite et de gauche s’équilibrerait à chaque instant, et le granule ne bougerait pas. Mais la taille finie des molécules, et le fait qu’elles soient présentes en nombre fini plutôt qu’infini, entraîne des fluctuations (c’est le mot clé). C’est-à-dire que les collisions ne s’équilibrent jamais exactement, elles ne s’équilibrent qu’en moyenne. Imaginez un instant que les molécules soient très peu nombreuses et de grande taille. Il est clair que la granule ne recevrait un coup qu’occasionnellement : maintenant une à droite, puis une à gauche. Entre une collision et l’autre, elle se déplacerait ici et là dans une mesure importante, comme un ballon de football frappé par des garçons courant autour d’un terrain de jeu. Plus les molécules sont petites, plus l’intervalle entre les collisions est court, mieux les coups venant de différentes directions s’annuleraient et moins la granule bougerait.

Il est possible, avec un peu de mathématiques, de revenir de la quantité de mouvement du granule, que l’on peut observer, aux dimensions des molécules. Einstein fait cela à l’âge de 25 ans. À partir d’observations de granules dérivant dans des fluides, de la mesure de leur « dérive » – c’est-à-dire de leur éloignement d’une position – il calcule les dimensions des atomes de Démocrite, les grains élémentaires dont est faite la matière. Einstein apporte, après 2 300 ans, la preuve de la justesse de l’intuition de Démocrite : la matière est granuleuse.

L’œuvre du sublime Lucrèce ne mourra pas, jusqu’au jour où le monde lui-même disparaîtra », a écrit Ovide. Je pense souvent que la perte des œuvres de Démocrite dans leur intégralité est la plus grande tragédie intellectuelle qui ait résulté de l’effondrement de la vieille civilisation classique. Il nous reste tout Aristote, par lequel la pensée occidentale s’est reconstruite, et rien de Démocrite. Peut-être que si toutes les œuvres de Démocrite avaient survécu, et rien de celles d’Aristote, l’histoire intellectuelle de notre civilisation aurait été meilleure. Mais les siècles dominés par le monothéisme n’ont pas permis la survie du naturalisme de Démocrite.

La fermeture des anciennes écoles comme celles d’Athènes et d’Alexandrie, et la destruction de tous les textes non conformes aux idées chrétiennes, ont été vastes et systématiques, au moment de la répression antipaïenne brutale qui a suivi les édits de l’empereur Théodose, qui en 390-391 de notre ère a déclaré que le christianisme devait être la seule et obligatoire religion de l’empire. Platon et Aristote, des païens qui croyaient en l’immortalité de l’âme ou en l’existence d’un Prime Mover, pouvaient être tolérés par un christianisme triomphant. Pas Démocrite.

Mais un texte a survécu au désastre et nous est parvenu dans son intégralité. Grâce à lui, nous connaissons un peu l’atomisme ancien, et surtout nous connaissons l’esprit de cette science. Il s’agit du splendide poème De Rerum Natura (La nature des choses, ou Sur la nature de l’univers), du poète latin Lucrèce.

Lucrèce adhère à la philosophie d’Épicure, élève d’un élève de Démocrite. Epicure s’intéresse plus aux questions éthiques que scientifiques, et n’a pas la profondeur de Démocrite. Il traduit parfois l’atomisme de Démocrite de façon un peu superficielle. Mais sa vision du monde naturel est essentiellement celle du grand philosophe d’Abdera. Lucrèce décante en vers la pensée d’Épicure et l’atomisme de Démocrite, et c’est ainsi qu’une partie de cette philosophie profonde a été sauvée de la catastrophe intellectuelle de l’âge des ténèbres. Lucretius chante les atomes, la mer, le ciel, la nature. Il exprime en vers lumineux des questions philosophiques, des idées scientifiques, des arguments raffinés :

J’expliquerai par quelles forces la nature oriente les courses du soleil et les voyages de la lune, afin que nous ne supposions pas qu’ils effectuent leurs courses annuelles entre le ciel et la terre de leur propre gré… ou qu’ils soient roulés en rond pour réaliser un plan divin quelconque.

La beauté du poème réside dans le sens de l’émerveillement qui imprègne la vaste vision atomique. Le sens de l’unité profonde des choses, qui découle de la connaissance que nous sommes tous faits de la même substance, comme le sont les étoiles et la mer :

Nous sommes tous issus d’une semence céleste. Nous avons tous le même père, de qui la mère terre, nourricière, reçoit les gouttes d’humidité. Ainsi fécondée, elle donne naissance à des cultures souriantes et à des arbres vigoureux, à l’humanité et à toutes les races de bêtes. C’est elle qui produit la nourriture dont ils se nourrissent tous, mènent leur vie joyeuse et renouvellent leur race.

Il y a une acceptation profonde de la vie dont nous faisons partie intégrante :

Ne voyez-vous pas que la nature ne réclame que deux choses, un corps libéré de la douleur, un esprit libéré des soucis et de la peur pour la jouissance de sensations agréables ?

Et il y a une acceptation sereine de l’inévitabilité de la mort, qui annule tout mal, et dont il n’y a rien à craindre. Pour Lucrèce, la religion est l’ignorance : la raison est le flambeau qui éclaire.

Le texte de Lucrèce, oublié pendant des siècles, a été redécouvert en janvier 1417 par l’humaniste Poggio Bracciolini, dans la bibliothèque d’un monastère allemand. Poggio avait été le secrétaire de nombreux papes et était un chasseur passionné de livres anciens, dans le sillage des célèbres redécouvertes faites par Francesco Pétrarque. Sa redécouverte d’un texte de Quintilien a modifié le cours de l’étude du droit dans toutes les facultés d’Europe ; sa découverte du traité d’architecture de Vitruve a transformé la façon dont les beaux bâtiments étaient conçus et construits. Mais son triomphe est la redécouverte de Lucrèce.

Vous verrez une multitude de minuscules particules se mêler de multiples façons dans l’espace vide à la lumière du faisceau.

Le codex trouvé par Poggio a été perdu, mais la copie réalisée par son ami Niccolò Niccoli (aujourd’hui connue sous le nom de « Codex Laurenziano 35.30« ) est toujours conservée dans son intégralité à la Biblioteca Laurenziana de Florence. Le terrain était sûrement déjà préparé pour quelque chose de nouveau lorsque Poggio a rendu le livre de Lucrèce à l’humanité. La redécouverte du De Rerum Natura a profondément marqué la Renaissance italienne et européenne, et son écho résonne, directement ou indirectement, dans les pages d’auteurs allant de Galilée à Johannes Kepler, et de Francis Bacon à Niccolò Machiavelli. Dans le Roméo et Juliette de William Shakespeare, un siècle après Poggio, les atomes font une apparition délicieuse :

MERCUTIO : O, alors je vois que la reine Mab a été avec vous.
C’est la sage-femme des fées, et elle vient
En forme pas plus grande qu’une pierre d’agate
Sur l’index d’un conseiller municipal,
Dessiné avec une petite équipe d’atomes
Le nez des hommes d’Athwart pendant leur sommeil.

De là, l’influence de Lucrèce s’étend à Isaac Newton, John Dalton, Baruch Spinoza, Charles Darwin, jusqu’à Einstein. L’idée même que l’existence des atomes est révélée par le mouvement brownien de minuscules particules immergées dans un fluide remonte à Lucrèce. Voici un passage dans lequel Lucrèce fournit une « preuve vivante » de la notion d’atomes :

Observez ce qui se passe lorsque les rayons du soleil sont admis dans un bâtiment et éclairent les endroits ombragés. Vous verrez une multitude de minuscules particules se mêler de multiples façons dans l’espace vide à la lumière du rayon, comme si elles se disputaient dans un conflit éternel, se précipitant dans la bataille rangée après rangée sans jamais s’arrêter dans une séquence rapide d’unions et de désunions. De là, vous pouvez vous imaginer ce que c’est que ces atomes soient perpétuellement ballottés dans le vide illimité… leur danse est une véritable indication des mouvements sous-jacents de la matière qui sont cachés à notre vue. Vous y verrez de nombreuses particules sous l’impact de coups invisibles, qui changent de trajectoire et sont repoussées sur leurs traces, de telle ou telle façon, dans toutes les directions. Vous devez comprendre qu’elles tirent toutes cette agitation des atomes. Elle provient des atomes, qui se déplacent d’eux-mêmes.

Einstein a ressuscité la preuve présentée par Lucrèce, et probablement d’abord conçue par Démocrite, et l’a traduite en termes mathématiques, parvenant ainsi à calculer la taille des atomes.

L’Église catholique tente d’arrêter Lucrèce : lors du synode florentin de décembre 1516, elle interdit la lecture de Lucrèce dans les écoles. En 1551, le Concile de Trente interdit son travail. Mais il était trop tard. Toute une vision du monde qui avait été balayée par le fondamentalisme chrétien médiéval réapparaît dans une Europe qui s’est rouverte les yeux. Il n’y a pas que le rationalisme, l’athéisme et le matérialisme de Lucrèce qui sont proposés en Europe. Ce n’est pas seulement une méditation lumineuse et sereine sur la beauté du monde. C’était beaucoup plus : c’était une structure articulée et complexe de réflexion sur la réalité, un nouveau mode de pensée, radicalement différent de ce qui avait été pendant des siècles la mentalité du Moyen Âge.

Le cosmos médiéval si merveilleusement chanté par Dante était interprété sur la base d’une organisation hiérarchique de l’univers qui reflétait l’organisation hiérarchique de la société européenne : une structure cosmique sphérique avec la Terre en son centre ; la séparation irréductible entre la Terre et les cieux ; des explications finalistes et métaphoriques des phénomènes naturels ; la peur de Dieu, la peur de la mort ; le peu d’attention portée à la nature ; l’idée que les formes qui précèdent les choses déterminent la structure du monde ; l’idée que la source de la connaissance ne pouvait être que le passé, dans la révélation et la tradition.

Il n’y a rien de tout cela dans le monde de Leucippe et de Démocrite tel que chanté par Lucrèce. Il n’y a pas de crainte des dieux, pas de fins ou de desseins dans le monde, pas de hiérarchie cosmique, pas de distinction entre la Terre et les cieux. Il y a un amour profond de la nature, une immersion sereine en son sein ; la reconnaissance que nous en faisons profondément partie ; que les hommes, les femmes, les animaux, les plantes et les nuages sont les fils organiques d’un merveilleux ensemble, sans hiérarchies. Il y a un sentiment d’universalisme profond, dans le sillage des splendides paroles de Démocrite : « Pour un homme sage, la terre entière est ouverte, parce que le vrai pays d’une âme vertueuse est l’univers entier ».

la simple idée de la divisibilité finie des choses – la qualité granulaire du monde – est l’idée qui arrête l’infini entre nos doigts

Il y a aussi l’ambition de pouvoir penser le monde en termes simples. De pouvoir enquêter et comprendre les secrets de la nature. D’en savoir plus que nos parents. Il existe des outils conceptuels extraordinaires sur lesquels Galilée, Kepler et Newton vont s’appuyer : l’idée de mouvement libre et rectiligne dans l’espace ; l’idée de corps élémentaires et de leurs interactions, à partir desquels le monde est construit ; l’idée de l’espace comme contenant du monde.

Et il y a l’idée simple de la divisibilité finie des choses – la qualité granulaire du monde. C’est l’idée qui arrête l’infini entre nos doigts. Cette idée est à la base de l’hypothèse atomique, mais elle est revenue avec une force accrue en mécanique quantique. L’énergie ne peut se déplacer qu’en unités discrètes, et nous pourrions encore découvrir que l’espace et le temps sont également composés de leurs propres unités fondamentales. L’importation de la philosophie atomique de Démocrite dans la physique moderne pourrait être essentielle pour concilier la relativité générale (qui suppose une réalité continue) et la mécanique quantique (qui ne l’est pas du tout).

La fusion de la relativité et de la mécanique quantique dans une nouvelle théorie de la gravité quantique élèvera la physique à un niveau supérieur, et permettra également de réaliser une clôture historique attrayante. L’article d’Einstein sur le mouvement brownien était inspiré par l’atomisme, tandis que sa théorie de la relativité est issue de la philosophie anti-atomique de Mach. Avec la gravité quantique, la dernière barrière tombera, et la chanson de Lucrèce résonnera dans toute la physique.

Ceci est un extrait de « Reality Is Not What It Seems » de Carlo Rovelli, traduit par Simon Carnell et Erica Segre, publié par Riverhead Books, une marque de Penguin Publishing Group, une division de Penguin Random House LLC. Copyright © 2014 par Carlo Rovelli.

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