"Questions de causalité"

Sarah Jones Nelson

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8 février 2019 Version révisée

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I. Systèmes de causalité

Les origines et l'évolution de l'espace-temps soulèvent des questions ouvertes de causalité. Comment l'émergence d'un état initial intriqué explique-t-elle un univers classique décrit par la gravité d'Einstein ? Comment la gravité quantique modifiera-t-elle notre image de l'univers primitif ? Comment la théorie des cordes en tant que théorie quantique aux origines classiques peut-elle décrire le changement temporel ?

Notre motivation est la cohérence de la physique de l'état initial en tant que prolégomènes vers un nouveau paradigme de phénomènes antérieurs aux preuves fossiles du fond diffus cosmologique (CMB). Nous corrélons la philosophie et la physique des mécanismes aux états initiaux et précédents possibles d'observables confirmés tels que les ondes gravitationnelles.

L'erreur positiviste de Ludwig Wittgenstein selon laquelle les faits physiques sont tous les faits contredit la physique de l'intrication quantique et l'évolution causale du temps avec des informations complexes dynamiques émergeant d'une origine classique inaccessible à  les sens.  Nous étudions les limites des données sensorielles dans l'évaluation de faits non physiques tels que  le paradoxe EPR afin de formaliser des normes de vérification intelligibles qui séparent la physique de la métaphysique des événements sans moyens d'observation pour réfuter la théorie.

Nous décrivons les propriétés à l'état initial de l'univers observable dérivées de la carte de Planck. La tâche empirique est d'analyser la distribution mesurée des températures et les mécanismes physiques associés de ce qui s'est passé à peu près  13.7  milliard  années  il y a pour construire un fondement physique de la théorie. La tâche ontologique est de séparer la physique de la métaphysique et de formaliser des catégories différenciant les phénomènes observables des phénomènes inobservables. Un fondement empirique de la théorie physique présuppose des preuves tangibles de la réalité physique, la substance évolutive perçue par les sens.

René Descartes a été le premier philosophe à analyser la nature des preuves que les sens peuvent vérifier en tant que vérité fiable. Il a été le premier mathématicien à affirmer que l'esprit peut déduire toutes les lois physiques pour n'importe quel monde ou univers possible, une idée qui a inspiré Wilhelm Leibniz pour formaliser les lois physiques et métaphysiques des mondes ou univers possibles. Son contemporain Isaac Newton savait aussi bien que Descartes, cependant, que les sens peuvent être peu fiables pour déterminer une ou toutes les lois de cet univers ou de tout autre possible. Newton a réfuté la métaphysique cartésienne mais croyait que la providence incontrôlable de Dieu était la cause de la gravité.

La théorie physique fondamentale résulte de faits observables, mais tous les faits ne concernent pas encore les vérités ou les causes de la réalité physique. Nous ne comprenons pas encore la structure causale de l'espace-temps ; nous n'avons pas encore inventé une technologie d'observation pour sonder la dynamique de la phase d'expansion, le secteur sombre et l'intérieur des trous noirs. Nous n'avons pas non plus évolué en tant qu'espèce pour déduire des données sensorielles si la loi physique peut unifier la physique quantique et classique, expliquer les causes de la non-localité ou décrire un paysage infini d'univers avec un ensemble ouvert de propriétés non physiques qui contreviennent à l'évidence des sens.

De solides fondements physiques de la théorie soutiennent la théorie existante qui fonctionne et démontrent une logique mathématique cohérente de causalité numérique. Or, les observables sont indispensables aux critères fondateurs pour vérifier ou falsifier la théorie. Par exemple, les oscillations de neutrinos sont suffisamment tôt observables de la preuve de l'état initial pour l'émergence de la gravité à la phase initiale. Lorsque les observables échappent aux données sensorielles, nous déduisons des mesures de probabilités physiques ou mathématiques dans des cas tels que l'intrication dans la théorie quantique des champs (QFT) comme cadre de la théorie des cordes - ou toute métaphysique d'une infinité possible de mondes.

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II. Physique et métaphysique

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On distingue le physique  de  métaphysique  les faits  dans   ordre  à  classer par catégories  données du CMB, notre meilleure preuve empirique sur  lequel  à  construire  fondements physiques de la théorie de l'évolution observable de l'espace-temps. Mais le modèle cosmologique standard est incomplet. L'existence d'un « big bang » est conjecturale. Nous n'avons aucune analyse vérifiable de la dynamique classique et quantique de l'état primordial ou des événements précédents expliquant les mécanismes qui ont provoqué l'accélération de l'expansion cosmique en tant que phénomène émergent.

L'hypothèse standard selon laquelle la mécanique quantique devrait s'appliquer au régime primordial et à toutes les échelles est contestée, à l'exception possible de la gravité. Les effets gravitationnels de la matière noire et de l'énergie noire sur la formation des structures sont inconnus. L'ontologie de la fonction d'onde est inintelligible, l'histoire passée des états aléatoires incohérente, l'évolution temporelle non unitaire causale est un profond mystère. L'horizon et l'intérieur des trous noirs sont incertains. Les conjectures fondamentales de la théorie des cordes sont incomplètes car il n'existe pas encore de données sensorielles pour les tester ; les inobservables fondamentaux en dehors de la (3 + 1) dimension  limiter tout cadre théorique de testabilité jusqu'à ce que les équations au sein de la théorie puissent rendre compte de la dynamique temporelle. Tout ce qui précède suggère le caractère métaphysique de la physique contemporaine.

La physique classique et quantique présente des données observables qui échappent encore à un modèle cosmologique complet et cohérent. Vers une cohérence empirique, nous recherchons des données sur les propriétés quantiques ou intriquées d'un état initial émergent cohérent avec la gravité d'Einstein. Les dynamiques causales associées de l'espace-temps sont-elles observables sur une frontière partagée par les systèmes quantiques et classiques ? Gerard 't Hooft suggère la possibilité de théories dans lesquelles les systèmes quantiques et classiques peuvent coexister sur une frontière permettant des mappages doubles des deux systèmes décrivant la même évolution temporelle. Les forces sous-jacentes de la gravité quantique en tant que système émergent dans un régime classique peuvent-elles être formalisées de manière testable à cette fin ? Comment la théorie purement physique peut-elle décrire les conditions aux limites initiales de la gravité quantique ?

Les observations montrent des modèles empiriquement discernables dans la carte de Planck qui peuvent expliquer des aspects importants de ces conditions aux limites. Le code clé pour le CMB est une transformée harmonique sphérique. Des perturbations adiabatiques primordiales existent dans le spectre de puissance. Empiriquement, le CMB est cohérent avec la gaussianité et l'isotropie statistique (SI). SI suppose qu'il n'y a manifestement pas de place spéciale dans le ciel ; le CMB est cohérent avec la distribution de masse 3D primordiale avec le spectre de puissance. En regardant les distributions gaussiennes, nous voyons les propriétés d'un univers plat avec une distribution frappante des températures, des perturbations adiabatiques et une inflation à champ lent (SFSR) dans un univers primitif dominé par le déplacement d'un champ scalaire. L'inflation SFSR a la conséquence empirique des modes B, et la recherche des modes B est motivée par l'inflation SFSR. Qu'est-ce qui a posé les conditions initiales de la SFSR ?

L'inflation de la SFSR ressemble à la mécanique quantique (MQ) d'avant 1925 avec de nombreuses valeurs expérimentales résultant d'un siècle de spectroscopie atomique. Les premiers modèles ont été reconnus par Johann Balmer en 1885 et expliqués par Niels Bohr en 1913. La quantification de Bohr semblait sortie de nulle part. Le coefficient d'Einstein A a alors pris conscience d'un caractère indéterminé, ce qui expliquait beaucoup de choses, mais se terminait de manière incohérente. QM (1925-1930) a tout changé. L'histoire de l'idée de cosmologie inflationniste ressemble-t-elle à des aspects de ce scénario ?

Depuis les années 1980, la cosmologie inflationniste est le paradigme dominant. Beaucoup trouvent que l'inflation est une histoire convaincante sur une transition de phase qui a produit une période d'expansion. Est-ce une histoire empiriquement vraie d'un univers plat, homogène et isotrope, ou est-ce une histoire métaphysique d'éléments clés dans les données que nous percevons ? Peut-on commencer l'inflation à partir de l'échelle de Planck ? La théorie physique en cosmologie de précision nécessite des conditions initiales fondamentales et vérifiables. Cela nécessite une explication de phénomènes tels que le futur, la densité, le secteur sombre, la gravité quantique, les ondes gravitationnelles primordiales et le problème de l'horizon. Les critiques de l'inflation tels que Paul Steinhardt prétendent qu'elle n'explique rien de plus que le spectre de fluctuation de densité presque invariant à l'échelle ou l'inclinaison rouge, un petit écart par rapport à l'invariance d'échelle. On ne sait pas comment l'homogénéité de l'inflation requise pour  la dynamique inflationniste n'est pas plus apparue que la platitude du potentiel nécessaire à l'inflation.

L'inflation supposait à l'origine une transition de phase nécessitant des bulles - l'inflation SFSR - au cœur de son histoire avec la conséquence suggérant le problème d'un univers trop lisse. Les fluctuations quantiques introduites dans la théorie posent le problème de leur évolution dans le domaine de l'inflation. Aussi, l'inflation de la SFSR requiert des conditions initiales qui semblent improbables.

Est-ce une critique pragmatique ? On pense que peu de théories ont les avantages de l'inflation. En regardant la distribution dans le ciel, nous voyons des signes de prédiction. Pour beaucoup, les alternatives à l'inflation semblent incorrectes. Mais le vrai problème est la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que les choses deviennent plus aléatoires en avant et moins aléatoires en arrière. La clé ici est les degrés de liberté gravitationnels. L'inflation ne fonctionne pas dans le renversement du temps, ni ne rend compte de la structure empirique de l'univers observable.

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III. Testabilité

Toute version du modèle cosmologique standard nécessite des conditions initiales testables qui prédisent un certain résultat. La critique de Steinhardt du modèle inflationniste montre que l'inflation exponentielle peut produire n'importe quel résultat, selon la façon dont les conditions sont définies ou supposées séparer les effets quantiques du contexte classique. De plus, pour  tout   prédiction  de   inflation non confirmée par l'observation, nous obtenons un modèle qui est d'accord avec lui car un multivers résultant peut suggérer n'importe quel modèle dans lequel les conditions initiales de densité d'énergie croissent plus lentement que la densité de Planck. Le langage théorique de l'inflation des conditions initiales affinées implique des états d'existence pour lesquels nous n'avons pas encore de mesures. De plus, pour les raisons exposées plus loin, nous avons besoin d'une image conforme des galaxies à l'intérieur et à l'extérieur de notre horizon de particules. Le modèle inflationniste peut-il nous donner cette image ?

En cosmologie observationnelle, nous recherchons des millions de nombres dans le CMB et la structure à grande échelle. Quelles sont nos options pour des solutions qui diffèrent du paradigme inflationniste ? Regardez les anneaux dans le ciel du CMB. Sont-ils les signatures d'une collision de bulles à partir des transitions de phase du début de l'univers ? Des questions ouvertes liées à la dynamique causale de la matière noire et de l'énergie noire soulèvent à leur tour la question de savoir si la théorie des cordes peut résoudre ces problèmes. Ou devons-nous nous tourner vers le bispectre et la non-gaussianité primordiale ?

Comment la théorie des cordes peut-elle formaliser la physique des singularités, les mécanismes d'expansion et les fluctuations du rayonnement micro-onde cosmique que l'inflation doit expliquer ? L'invariance conforme est-elle une caractéristique fondamentale des constituants élémentaires de la réalité physique qu'elle suggère ?

Qu'en est-il des effets transplanckiens que nous voyons dans les conditions initiales des perturbations ? Y a-t-il un résidu possible d'une phase préexistante ? Les effets sont les plus prononcés aux plus grandes échelles. Les mathématiques de la génétique mendélienne étaient trop sophistiquées pour la plupart des scientifiques ; les modèles non triviaux de l'hérédité ont ainsi été ignorés pendant 35 ans. La communauté a-t-elle ignoré les modèles résiduels dans le CMB ?

À propos des effets transplanckiens, existe-t-il une certaine inflation pour expliquer l'univers primitif avant notre univers observable ? Un résidu éventuel est-il observable à partir d'une phase de pré-expansion ? Imaginez l'avenir de l'univers observable en repensant au passé initial. Quels paramètres et conditions peut-on déduire après la phase d'expansion ? Peut-on commencer l'inflation à partir de l'échelle de Planck ? Une distinction nette est encore obtenue à partir d'Einstein entre l'inflation et la structure théorique. Le modèle inflationniste peut s'avérer être un concept métaphysique et non testable prédisant certains aspects de la réalité physique.

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IV. Intestabilité

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En dehors de la théorie de l'inflation, comment expliquer ce qui s'est passé avant la singularité initiale ? Quels événements ont pu précéder le scénario primordial, et quel est son futur lointain ? Sir Roger Penrose a avancé une théorie de la cosmologie cyclique conforme (CCC) pour décrire la pré-phénoménologie de l'observable  univers. CCC est une proposition radicale qui dépasse maintenant les paramètres connus de la cosmologie conventionnellement testable. Actuellement ses équations sont incomplètes ; le modèle est spéculatif. Mais cela peut aider à expliquer le  nature de  les   scénario primordial et notre  avenir lointain par une évolution conforme en douceur - en résolvant le problème de l'horizon pour savoir pourquoi l'univers est lisse et uniforme - en utilisant des équations classiques.

L'éon actuel dans l'image du CCC d'un futur lointain en expansion exponentielle entraîné par Λ prédit l'évanouissement progressif de la masse via le mécanisme de Higgs, avec une collision entre des trous noirs super-massifs en spirale les uns dans les autres sous forme de rayonnement gravitationnel, et avec la présence cruciale de la constante cosmologique. CCC correspond aux attentes actuelles pour le futur lointain de notre propre univers ; l'expansion exponentielle de l'éon précédent élimine une phase inflationniste pour un début. CCC explique également la suppression remarquable des degrés de liberté gravitationnels qui donnent lieu à l'entropie extrêmement faible de la singularité initiale.

Dans CCC, les équations mathématiques pour un croisement de chaque éon au suivant suivent les exigences de la relativité générale d'Einstein : une constante cosmologique positive et une régularité conforme au croisement. Des incertitudes subsistent, cependant, concernant l'évanouissement des masses de particules dans un avenir très lointain et la réémergence de la masse au début de l'éon suivant à partir duquel les masses de particules au croisement doivent disparaître pour qu'elle soit conforme de manière lisse. De plus, la CCC exige un rôle clé pour la matière noire, un partenaire naturel de la gravité, mais la matière noire doit se désintégrer pour que la CCC soit cohérente. En ce sens, les équations de CCC se rapportent à des problèmes de physique des particules.

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Nous pouvons argumenter pour des explications alternatives dans le ciel CMB de la présence dans les valeurs M de signaux dans des ensembles concentriques, les anneaux prédits par CCC à partir des fusions de trous noirs dans l'éon précédent. Ces anneaux peuvent produire une légère augmentation ou diminution distante de la température avec une variance plus uniforme et légèrement inférieure à la norme. Les signaux semblent présents dans une distribution hautement non isotrope en contradiction avec l'image conventionnelle des fluctuations de température résultant d'événements quantiques aléatoires dans une phase inflationniste.

Les théoriciens cherchent des explications plus empiriquement testables pour les événements pendant ou avant l'état initial. Nous pouvons avoir besoin d'un résultat de mécanique quantique exact autour de la singularité ou d'une condition initiale non effondrée. Les équations indiquent que si la constante cosmologique est juste, nous voyons une éternité. Sur la base du point de départ de la singularité initiale, nous pouvons voir la courbure de Weyl à zéro. De manière conforme, pouvons-nous étendre un état initial dense et chaud à quelque chose avant lui par des moyens qui manquent au modèle inflationniste ? La physique conforme donne un sens à la continuation conforme dans laquelle quelque chose existait avant l'état initial. Les ondes gravitationnelles pourraient nous donner des données pour regarder en arrière avant cet état.

La cosmologie rebondissante, une alternative au CCC et à l'inflation, est l'un de ces scénarios possibles limités par les données du CMB. Le scénario de rebond décrit des phénomènes de phases de contraction et d'expansion qui expliquent la régularité et la planéité en regardant deux régions du ciel CMB sur des côtés opposés et en extrapolant en arrière, en supposant qu'il n'y a ni inflation ni singularité en contradiction avec les lois classiques. Les modèles de rebond non singuliers peuvent laisser suffisamment de temps aux deux régions du ciel pour établir un contact causal et lisser avant que le CMB ne se découple et ne capture les fluctuations de densité, de sorte que la lumière ou toute autre force puisse traverser la distance depuis l'état initial. En outre, la phase de lissage ou de contraction contient des fluctuations dans de rares zones qui disparaissent et se terminent, évitant ainsi le problème du multivers dans la cosmologie inflationniste.

Les modèles d'un rebond cosmologique non singulier en désaccord avec les théorèmes de singularité standard modifient la dynamique de contraction de l'effondrement jusqu'à un point pour une singularité du big bang. Dans le modèle de rebond de Neil Turok, les effets de la mécanique quantique produisent à la place la dynamique de rebond qui exclut une telle singularité. Anna Ijjas et Paul Steinhardt utilisent en revanche les équations de la mécanique classique pour proposer un rebond au moyen d'une condition d'énergie nulle violant, avec une énergie plus auto-répulsive gravitationnelle que l'énergie du vide, suffisante pour produire un rebond, et en dessous de l'échelle de Planck au niveau fini. facteurs d'échelle qui évitent l'effondrement jusqu'à un point et prédisent une expansion dans un champ scalaire classique. Cela prédit une transition stable et douce du rebond à l'expansion confirmée par les observations d'un univers homogène isotrope et plat.

Peter Graham, David Kaplan et Surjeet Rajendran proposent la possibilité - pendant une phase de contraction en relativité générale semi-classique - de quatre dimensions spatiales compactes à chaque point dans un champ vectoriel de vorticité qui viole dynamiquement le  NEC dans lesdites dimensions et évite ainsi une singularité de manière à résoudre la constante cosmologique. Ils proposent également la pertinence théorique des trous de ver lorentziens traversables.

La correspondance AdS/CFT du physicien théoricien Juan Maldacena, la conjecture holographique de 1997, relie les théories de jauge en physique des particules et de la matière condensée à la gravité à l'échelle quantique. Il décrit les trous de ver traversables comme des objets asymptotiques d'une variété réalisée dans l'espace Anti-deSitter. Les trous de ver relient en théorie des points discrets de l'espace-temps et présentent les propriétés de téléportation causées par deux frontières en interaction dans un régime gravitationnel de systèmes quantiques doubles ou couplés enchevêtrés qui transfèrent des bits d'information complexes à travers un trou de ver. Il s'agit d'une théorie géométrique dans l'espace de Hilbert avec un transfert classique fluide entre les deux systèmes en interaction. Un trou de ver peut être causé par deux trous noirs intriqués en tant que systèmes quantiques analogues à un univers qui s'effondre.

Un intérieur de trou de ver correspond à un intérieur de trou noir ; les perturbations causées par le processus quantique de couplage interactif peuvent reculer l'horizon du trou noir pour rendre l'intérieur plus observable. Cette étape de la théorie vers la phénoménologie des trous noirs prédite par Stephen Hawking se produit dans un rayonnement de Hawking intriqué. Théoriquement, les conjectures de Maldacena sont prometteuses pour les observables de trous noirs qui pourraient confirmer la puissance empirique de la théorie des cordes et les mécanismes corrélatifs des phénomènes quantiques aux propriétés classiques. Un réglage fin reste à faire concernant les degrés de liberté de la correspondance AdS/CFT pour nous en dire plus sur la gravité et l'univers observable que nous percevons à travers les sens. Pour cette raison, il forme une nouvelle métaphysique de logique mathématique rigoureuse vers des phénomènes observables : le meilleur de nombreux mondes possibles en cours.

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V. L'avenir de la métaphysique

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Les visions de trous de ver et de trous noirs en tant qu'objets de la théorie physique reflètent l' expérience de Gedanken qui a conduit Einstein à découvrir la relativité générale. La mécanique classique existait-elle avant ses expériences de pensée ? Oui, théoriquement, dans le monde possible de la métaphysique. Mais depuis le début du 20e siècle, le dogme extrêmement influent de Wittgenstein selon lequel le monde physique ressenti est « tout ce qui est le cas » a banalisé la métaphysique comme « un non-sens ». Nos premiers métaphysiciens modernes, Descartes, Spinoza et Leibniz nous ont donné une analyse et une logique profondément non triviales dans la tradition rationaliste qui séparait la philosophie naturelle des mondes possibles de la science empirique. Newton a d'abord formalisé cette séparation entre les disciplines ; Locke, Hume et Kant ont emboîté le pas.

Une séparation analogue et moins cohérente entre physique théorique et physique empirique divise désormais la communauté scientifique. En conséquence, une impasse entre les faits mathématiques non physiques d'une théorie invérifiable mais prouvable, et les faits vérifiables de la réalité physique, a ébranlé les fondements de la vérité scientifique. Une nouvelle métaphysique des observables au sein de la théorie résoudra progressivement le conflit. Pendant ce temps, les conjectures fondamentales de  la théorie des cordes et les dualités des cordes sépareront la théorie de la science falsifiable de la confirmation expérimentale.

Le critère de falsifiabilité définissant la science est né de l'orthodoxie positiviste selon laquelle la preuve des sens est nécessaire et suffisante pour vérifier toute vérité scientifique des déclarations factuelles sur le cosmos, les lois de la nature et l'ensemble de tous les nombres entiers. Cette expression centenaire de réalisme naïf est insuffisante pour les mondes possibles et la physique quantique présupposant des dimensions, des infinis et des dynamiques complexes causales pour lesquelles des outils d'observation et d'analyse en physique numérique sont en construction.

Un paradigme cohérent de vérification doit maintenant clarifier les limites des sens dans l'évaluation des preuves en science théorique et empirique. L'analyse bayésienne en elle-même est insuffisante pour prédire les utilisations de l'imagination et de l' expérience de Gedanken sans contrainte par la probabilité et les règles standard de testabilité pour les phénomènes non physiques. Considérez la différence entre l'art abstrait et réaliste avec l'impressionnisme à la frontière entre l'abstraction et la figuration. Une différence analogue sépare la physique théorique de la physique empirique. La physique mathématique vit à la frontière entre ces deux corps de preuves en tant que preuve ou loi de la nature.

Einstein a déclaré un jour qu'aucune réponse ne peut être admise comme étant épistémiquement valable à moins qu'elle ne soit justifiée par les faits observables de l'expérience. Karl Popper a soutenu l'orthodoxie positiviste correspondante selon laquelle « une théorie doit être falsifiable pour être scientifique ». Son affirmation manque de connaissances sur la physique mathématique et la science théorique du 21e siècle, ce qui contredit le dogme de la physicalité épistémique.

Une réinterprétation systématique, cohérente et intelligible de la métaphysique des Lumières dans les catégories probantes de l'investigation scientifique doit maintenant paramétrer la frontière entre les aspects physiques et non physiques des phénomènes clarifiant la différence entre les faits théoriques et empiriques. Les critères de vérifiabilité correspondront aux catégories d'investigation qui se réfèrent nécessairement aux propriétés physiques ou métaphysiques des phénomènes pertinents, avec des conditions aux limites définies pour les aspects de transition de phase de la physique mathématique qui relient les deux catégories d'explication et de prédiction.

La métaphysique n'est pas triviale. Toute théorie physique représentant un infini réel suppose la métaphysique de Platon d'un ensemble infini inobservable de nombres existant dans le monde possible des formes idéales. Comme indiqué ci-dessus, Leibniz a utilisé le platonisme de Descartes dans sa conjecture des mondes possibles, le nôtre étant le meilleur de tous. Voltaire l'a sauvage dans Candide comme le naïf Dr Pangloss inconscient du monde grotesque de la souffrance pour lequel Leibniz a inventé le concept de théodicée. Mais Voltaire a raté son message sous-jacent : les lois de Newton démontrent que le nôtre est le meilleur monde ou univers possible divinement perfectionné comme par le rasoir d'Ockham. Aussi, Voltaire a commis l'erreur de catégorie de confondre la logique mathématique avec le discours moral du bien et du mal.

Isaac Newton, contemporain de Leibniz, a déploré dans la 3e édition des Principia que, bien qu'il ait expliqué les phénomènes « des cieux et de notre mer par le pouvoir de la gravité », il s'est abstenu d'attribuer une cause à la gravité. « Certes, ce pouvoir, écrivait-il, provient d'une Cause qui pénètre jusqu'au centre du Soleil et des Planètes… Et qui n'agit pas selon la Quantité des Surfaces des Particules sur lesquelles il agit (comme les Causes Mécaniques avaient l'habitude de faire) mais selon la Quantité de la Matière solide : Et où l'Action s'étend dans tous les sens à d'immenses Distances, de même que les événements diminuent dans la Proportion dupliquée à ces Distances….Mais la Cause de ces propriétés de la Gravité, je n'ai pas encore été capable de tirer des Phénomènes : Et je ne fais pas d'hypothèses.  Pour  tout ce qui n'est pas tiré des Phénomènes doit être appelé une hypothèse. Et les hypothèses, qu'elles soient métaphysiques, ou physiques, ou de qualités occultes, ou mécaniques, n'ont pas leur place dans la philosophie expérimentale.

Les premières idées des Lumières sur la causalité trouvent leur origine dans la philosophie naturelle qui contredit la théorie mécanique de Descartes et Galilée, son co-inventeur contemporain d'une précision sans précédent dans une philosophie mécanique pour donner naissance au calcul infinitésimal et à la géométrie analytique. Galilée a découvert un système révolutionnaire d'analyse mathématique basé sur des lois d'observation mesurables contredisant les formalismes standard de la Physique et de la Métaphysique d'Aristote.

En 1633, Descartes s'autocensure Le Monde, ou Traité du monde et de la lumière , son traité sur la lumière : une nouvelle philosophie copernicienne conforme à la preuve de Galilée des lois causales décrivant la mécanique observable de la matière. Tous deux avaient espéré rendre la nature intelligible sans se référer à la philosophie de la loi naturelle comme miroir de la loi morale dans une dangereuse hérésie des principes causaux pour lesquels la moralité était sans conséquence.

La révolution du 17ème siècle dans la physique des particules résulta du premier brevet du télescope par le fabricant de lunettes germano-néerlandais Hans Lippershey, en 1608, peu après la première représentation de Hamlet de Shakespeare à Oxford, où Francis Bacon était occupé à inventer le réalisme moral à Magdalen Université. Le télescope a inauguré la culture matérielle d'une nouvelle discipline : la physique mathématique. Cela séparait formellement la physique de la philosophie naturelle en contradiction avec le départ de Galilée des polémiques aristotéliciennes et bibliques sur la causalité. La physique est maintenant devenue une fonction d'observations, et non de discours moral. L'acte d'observation vérifiable est ainsi devenu nécessaire et suffisant pour expliquer les propriétés des lois connues par les outils d'observation, et non les vérités innées de la raison.

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VI. Regarder vers l'avant

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D'Aristote à Thomas d'Aquin, Newton et Hume, la métastructure tacite de la causalité a toujours signifié l'unité : un système unifié et cohérent de dynamiques profondément connectées, caché à la perception sensorielle. De la Genèse au scénario inflationniste, les récits fondateurs de la causalité ont toujours présupposé un point acausal arbitraire au début de l'espace-temps inobservable et inaccessible aux sens. Le fait de conditions initiales non observables continue de compliquer les questions d'évolution  systèmes physiques de la mécanique quantique à l'état initial qui émergent d'un  système classique dans lequel, selon Netta Engelhardt, le comportement des hypersurfaces nulles détermine la dynamique gravitationnelle.

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Le modèle cosmologique standard reflète des aspects indéterminés de la physique des Lumières et de la philosophie de la causalité. Les preuves factuelles de tout état initial restent conjecturales et ouvertes à des interprétations contradictoires des phénomènes quantiques et classiques décrivant un monde possible inflationniste, conforme, rebondissant ou infini précédant l'état primordial des observables en évolution du CMB.

Parce que les preuves factuelles des propriétés physiques et non physiques de tout état initial sont indéterminées, les observables sont nécessaires mais insuffisants pour les critères fondamentaux de vérification ou de falsification de la théorie. Le critère de falsifiabilité de Popper pour la preuve scientifique limite les méthodes de vérification des phénomènes d'état initial non physiques décrits, par exemple, par AdS/CFT et la gravité reliant la physique des trous noirs, des particules et de la matière condensée avant la phase d'expansion.

La théorie physique cohérente des phénomènes indéterminés ou inobservables prédit des résultats impartiaux qui confirment l'observation expérimentale là où la théorie est incomplète, par exemple, à partir des très premières oscillations de neutrinos, comme me l'a expliqué un jour Edward Witten. Lorsque les observables échappent à la communauté, nous inférons des états probables dans des cas tels que l'émergence dynamique de l'intrication quantique. Là où les phénomènes acausaux brisent les lois connues, nous retournons à la planche à dessin cosmique sans être entravé par la règle de la falsifiabilité.

La nouvelle physique doit formaliser une théorie classique et quantique cohérente de l'état initial. Nous avons besoin d'un nouveau paradigme causal reliant la philosophie et la physique de la gravité quantique dans les états initiaux et précédents possibles des observables confirmés. La théorie vérifiable décrivant les ondes gravitationnelles à partir d'un état antérieur, cependant, doit d'abord expliquer les dynamiques causales observables et inobservables pour que le Livre de la Nature puisse être lu entre les lignes.

La dynamique causale et les structures causales des systèmes physiques sont fondamentales pour les forces sous-jacentes cachées à la vue.  Si, en fait, les ondes gravitationnelles primordiales expliquent les événements avant l'état initial, la communauté scientifique doit être préparée avec un nouveau paradigme cohérent de pré-phénoménologie pour la révolution à venir en physique informatique. Le critère de falsifiabilité de Popper est nécessaire pour la vérification des données sensorielles, mais il impose des exigences irréalistes à la théorie, par exemple, des mécanismes inobservables actuellement sondés par des outils informatiques.

Nous vivons dans un monde de paradoxes. La physique newtonienne ne peut pas expliquer la complexité causale des systèmes quantiques et classiques Newton n'avait aucune idée de l'existence. Si Hawking et Penrose avaient raison de dire que seule une théorie des conditions initiales a un pouvoir prédictif, nous devons  prêter attention à la physique computationnelle de l'évolution physique des états dynamiques initiaux à des spins et à des vitesses aussi inobservables que les ondes gravitationnelles jusqu'à Newton. Leibniz a produit la première description unifiée cohérente des lois causales physiques et métaphysiques dont nous savons maintenant qu'elles sont au mieux approximatives. Le modèle cosmologique standard sera-t-il modifié par une révolution informatique en physique mathématique ? Dans ce meilleur des mondes possibles, tout est possible.

Sarah Jones Nelson

Département de philosophie

université de Princeton

Princeton, New Jersey

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Les références

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Remerciements

En remerciement des participants à CMB@50, Department of Physics, Princeton University, 2015 : Neta Bahcall, Wendy Freedman, Juan Maldacena, Lyman Page, James Peebles, Roger Penrose, Martin Rees, Suzanne Staggs, David Spergel, Paul Steinhardt, Christopher Tully , Erik Verlinde, Herman Verlinde et Edward Witten. Je remercie également Freeman Dyson et Karen Uhlenbeck.

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