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1814 : le démon de Laplace

Dossier - Physique : chronologie des grandes étapes
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Le physicien Clifford A. Pickover a recensé 250 étapes des grandes idées de la physique. Dans ce dossier, découvrez comment notre perception de l’univers a évolué au fil du temps, et les acteurs de ces changements, de l’Antiquité à l’aube du XXIe siècle.

  
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En 1814, le mathématicien français Pierre-Simon Laplace (1749-1827) décrivit une entité, appelée par la suite démon de Laplace, capable de calculer et de déterminer tous les événements futurs, pourvu que lui soient communiquées les positions, masses et vitesses de chaque atome de l'univers et les différentes formules de mouvement connues. « Il découle de la pensée de Laplace que si nous devions inclure les particules dans nos cerveaux, la liberté deviendrait une illusion... De fait, le Dieu de Laplace tourne simplement les pages d'un livre déjà écrit », note le scientifique Mario Markus.

À l'époque de Laplace, l'idée avait un certain sens. Après tout, si l'on peut prédire la position de boules de billard sur une table, pourquoi pas celle d'entités composées d'atomes ? De fait, Laplace n'a nul besoin de Dieu dans son univers.

Représentation artistique du démon de Laplace observant les positions, masses et vitesses de chaque particule (représentées ici sous forme de points lumineux) à un instant donné. © Clifford A. Pickover

Laplace lui-même écrit : « Nous devons [...] envisager l'état présent de l'univers comme l'effet de son état antérieur et comme la cause de celui qui va suivre. Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l'univers et ceux du plus léger atome ; rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux. »

Plus tard, des développements tels que le principe d’incertitude d’Heisenberg et la théorie du chaos rendront impossible l'hypothèse de Laplace. Selon la théorie du chaos, de minuscules inexactitudes de mesure à un instant initial peuvent conduire à d'énormes différences entre résultat prévu et résultat réel. Cela signifie que le démon de Laplace devrait connaître la position et le mouvement de chaque particule avec une précision infinie, ce qui le rendrait plus complexe que l'univers lui-même. De plus, même si le démon existait hors de l'univers, le principe d'incertitude d'Heisenberg nous apprend que les mesures infiniment précises du type requis sont impossibles.