Angelo Secchi : Vers une « théorie du tout »

Colloque Réductionnisme et propriétés émergentes

UPMC – Novembre 2012

Francis Beaubois - IMJ - UPMC

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I- Angelo Secchi, entre physique et astronomie

II- Contexte scientifique

III- L'Unité des forces physiques

IV- Renouveau de la science cartésienne

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Angelo Secchi, entre physique et astronomie

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Angelo Secchi (Reggio Emilia 1818

Rome 1878)

Directeur de l'Observatoire

du Collège Romain (1849-1878)

Enseigne la physique au Collège de Lorette

(1840-1844)

Stonyhurst puis Georgetown (1848-1850)

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Dès 1850, observation du Soleil à d'une thermopile => Initiateur de l'astrophysique

Travaux dans les domaines de l'astronomie, de la physique et de la météorologie

Utilisation de la spectroscopie (Soleil, classification des étoiles)

Secchi se situe au carrefour de différents champs disciplinaires => reflet dans sa méthodologie

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Contexte scientifique

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II- Contexte scientifique

Contexte scientifique en 1850 :

=> Théorie ondulatoire de la lumière

Unification entre lumière et chaleur « radiante » (Travaux de Melloni)

Existence de l'éther, milieu emplissant l'espace

=> Comportement de la comète de Encke

Émergence de la thermodynamique

=> Équivalent mécanique de la chaleur 7  

La chaleur n'est qu'un mode de mouvement

Donne corps à la réalité des atomes

Rejet de l'action à distance +

= Retour à une explication des phénomènes

de la nature en terme de matière et mouvement 8  

L'Unité des forces physique

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Différentes manières d'envisager l'unité des sciences :

Comte : unité par l’Histoire

Secchi : unité par la matière et les forces (réductionnisme)

Humboldt : unité par une vision holiste (« ecological unity »)

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« La grande découverte qui de nos jours préoccupe tous les savants, et qui sera le plus beau titre scientifique de notre époque, est celle de la théorie mécanique de la chaleur ; c'est-à-dire la réduction des phénomènes calorifiques à de simples modalités de mouvement. » (p. i)

« Réduire toutes les forces de la nature à un principe unique, voilà l'expression de la tendance scientifique de l'époque. » (p. xiv)

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Secchi se réfère ici à un principe de simplicité et d'écononie :

« Réduire toujours d'avantage le nombre de moyens dont la nature se sert pour arriver à

son but »

Découvrir les lois de la nature, c'est révéler l’œuvre de son créateur (concordisme)

Elles sont de plus corroborées par les données de la spectroscopie (unité de la matière)

et l'étude des étoiles doubles (unité de la force) 13  

Secchi reste au départ dans un schéma dualiste

Matière pondérable Éther impondérable

Non soumise à la gravité, mais

possède de l’inertie

Responsable de la gravité et de toutes les autres forces

? 14  

Ce schéma dualiste suppose donc au départ une séparation entre la matière et la force

Matière (étendue, impénétrable,

inerte)

Forces (propriétés émergentes d'un substrat : l'éther)

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Pour Secchi, l'éther n'est que de la matière à un état très raréfié. Il émet alors une hypothèse :

La matière ordinaire est composée d'agrégats d'atomes d'éther !

Ainsi, une seule substance permettrait d'expliquer la matière et les forces qui agissent sur elle

(monisme) 16  

Il se défend pourtant d'entretenir un point de vue matérialiste : la constance dans la loi physique n'est pas synonyme de nécessité

Principe immatériel / Être supérieur qui régit et commande la monde

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Renouveau de la science cartésienne

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Réactualise le projet cartésien de l'explication des phénomènes de la

nature par figure et mouvement

Rejet des forces à distance (la matière ne peut agir là où elle n'est pas)

=> Hypothèse des atomes-vortex de William Thomson (éther continu)

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« A […] cursory glance at the history of theoretical physics since Descartes's day reveals the fact that the persistent denial of the possibility of actio in distans and the incessant renewal of the attempts at kinetic explanatory of gravity, cohesion, affinity, electric and magnetic attraction, etc., are neither more nor less than recrudescences of ontological Cartesianism. » Stallo (1884), The concepts and theories of modern physics, p. vii. 20  

Le projet réductionniste de Secchi s'inscrit donc dans une tendance qui perdure, au grès des progrès de la physique, jusqu'à maintenant.

Théorie de l'électron (EM world-view) (Hertz, Lodge, Abraham, MacMillan...)

Théorie unitaire d'Einstein, Mie...

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Dans l’histoire du développement de la physique, on distingue deux tendances inverses. D’une part, ou découvre à chaque instant des liens nouveaux entre des objets qui semblaient devoir rester à jamais séparés ; les faits épars cessent d’être étrangers les uns aux autres ; ils tendent à s’ordonner en une imposante synthèse. La science marche vers l’unité et la simplicité. D’autre part, l’observation nous révèle tous les jours des phénomènes nouveaux ; il faut qu’ils attendent longtemps leur place et quelquefois, pour leur en faire une, on doit démolir un coin de l’édifice. Dans les phénomènes connus eux-mêmes, où nos sens grossiers nous montraient l’uniformité, nous apercevons des détails de jour en jour plus variés ; ce que nous croyions simple redevient complexe et la science paraît marcher vers la variété et la complication. De ces deux tendances inverses, qui semblent triompher tour à tour, laquelle l’emportera ? Poincaré (1902), La science et l'hypothèse, p. 183

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En Mécanique Quantique, la séparation entre matière et force est exprimée par la propriété de superposition ou non-superposition de la fonction d'onde (bosons / fermions – spins entiers / spins demi-entiers)

L'idée que la matière et la force ne dérive que d'un principe unique apparaît alors comme la quête de la physique contemporaine (supersymétrie, bootstrap, théorie des supercordes)

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