La vérité est dans l’impossible

Le pari de Galilée, c’était justement qu’on peut expliquer le réel empirique par l’impossible, c’est-à-dire par des lois physiques qui disent le contraire de ce qu’on observe. Et je pense que cette démarche-là ne cesse de féconder l’activité des physiciens, quatre siècles après Galilée, même si les moyens techniques ont complètement changées, même si les questions qu’on se pose sont de nature complètement différentes. Il y a dans la démarche de la physique cette idée que les lois physiques ont une étrangeté telle qu’elles semblent fausses, lorsqu’on entend pour la première fois l’énoncé qui les résume. Elles semblent impossibles.

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La chute des corps

Quand vous observez une expérience de chute des corps par laquelle on laisse tomber des corps de différentes masses, il apparaît très clairement que les corps les plus massifs tombent plus vite que les corps les moins massifs. Ça, c’est un fait empirique. Depuis Aristote et même bien avant, la chose a été observée. Et Aristote énonce dans sa physique une loi des chutes des corps qui va être enseigné pendant des siècles, sans que personne ne trouve à y redire, parce que cette loi est confirmée chaque par l’observation, par l’expérience.

La loi d’Aristote dit qu’un corps tombe d’autant plus vite qu’il est plus massif.

Peut-on avoir raison contre les faits ?

Oui, on peut avoir raison contre les faits, parce que les faits ne se donnent jamais sans être englobés dans une gangue d’interprétation, qui peut nous tromper sur la signification qu’ils ont.

Si je m’en tiens aux faits, je dirai que la loi d’Aristote est la bonne loi pour la chute des corps, parce qu’elle est conforme aux faits. Et c’est d’ailleurs pour cela qu’elle a été enseignée sans jamais avoir été discutée pendant des siècles. Jusqu’au jour où Galilée se pose la question suivante :

Cette loi est conforme aux faits, mais est-ce qu’elle est vraie ?

Si on suppose que la loi d’Aristote est vraie, alors elle va conduire à des implications qui sont absurdes. Il aborde une expérience de pensée, c’est-à-dire qu’il invente une mise en situation, qui part du principe qu’Aristote a raison, et qui montre que s’il a raison, alors les conclusions auxquelles on arrive sont absurdes. Et donc Aristote n’a pas raison.

L’expérience est la suivante : on prend un objet lourd (une bouteille), un objet plus léger (un verre) et on les laisse tomber ensemble. Le plus lourd va toucher le sol avant le plus léger. Mais que se passe-t’il si je mets une ficelle entre les deux, c’est-à-dire si je réalise un système qui est plus lourd que la bouteille d’eau ? Je laisse tomber l’ensemble. Que dit Aristote ? L’ensemble est plus lourd que la bouteille d’eau, donc il va tomber plus vite que la bouteille d’eau. Et en même temps, le verre qui est plus léger, va tendre la corde, faire parachute et l’ensemble va tomber moins vite. Donc il y a une contradiction, que personne n’avait jamais vue.

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Galilée propose une loi : tous les corps tombent à la même vitesse quelle que soit leur masse.

Les Aristotéliciens de l’époque expliquent à Galilée, que sa loi est absurde et fausse. Elle est impossible, puisque l’expérience la contredit. Or l’expérience a toujours raison.

Galilée répond que non. Dans les expériences effectuées, il n’y a pas que la gravité qui joue. Il y a d’autres forces qui sont liées à la résistance de l’air.

C’est l’interprétation de l’expérience qui doit être modifiée. Une loi qui semble impossible, permet d’expliquer une expérience d’une autre façon. C’est la première fois que quelqu’un énonce une loi physique, qu’on ne voit pas et qui est contredite par l’expérience. La loi dit le contraire de ce qu’on observe, mais c’est la bonne loi, car lorsqu’on fait l’expérience dans le vide, et bien on voit que tous les corps tombent à la même vitesse.

Etienne Klein — A quoi sert l’impossible ? Conférence à la BnF du 14 décembre 2011

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