Même une belle idée doit attendre la réponse du monde

Commençons par placer deux nombres côte à côte.

L'un vient d'expériences électriques. Des instruments servent à mesurer des grandeurs électriques et fournissent une quantité dont on peut se servir pour calculer. L'autre vient de mesures de la lumière : on lui fait parcourir une distance connue et l'on cherche comment déterminer à quelle vitesse elle se déplace.

Dans les années 1860, Maxwell introduit le premier résultat dans sa théorie et calcule une vitesse de propagation. Elle est très proche de celle que les autres expériences donnent pour la lumière : toutes deux avoisinent alors trois cent dix mille kilomètres par seconde.

Il ne s'agit ni de la valeur exacte admise aujourd'hui ni de deux relevés identiques jusqu'au dernier chiffre. Les mesures étaient encore en cours d'amélioration. Ce qui mérite l'arrêt, c'est la différence de leurs chemins : d'un côté l'électricité et le magnétisme, de l'autre la lumière.

Comment se rencontrent-ils ici ?

Pas seulement reconnaître un nombre familier

Les coïncidences arrivent aussi dans la vie quotidienne : l'anniversaire d'un ami ressemble à un numéro de rue ; deux dépenses donnent par hasard une jolie somme ronde. On peut en sourire sans avoir découvert une relation.

Chez Maxwell, il y a davantage. La théorie ne donne pas seulement un nombre qui ressemble à la vitesse de la lumière. Elle montre qu'une perturbation électromagnétique peut se propager et que, dans les conditions considérées, elle devrait le faire à cette vitesse. Le nombre n'a pas été choisi après coup parmi une foule de résultats pour se rapprocher de la lumière.

Imaginons grossièrement ceci : tu mets de l'ordre dans une pièce et découvres qu'en suivant les relations déjà présentes, tu arrives devant une porte fermée sur la pièce voisine. Tu n'as pas commencé par dessiner une porte au mur parce que tu voulais aller à côté. Le chemin parcouru ici donne réellement une direction vers là-bas.

L'image doit s'arrêter là. Une porte se dessine librement ; le chemin théorique doit, lui, se calculer étape par étape. Les résultats expérimentaux doivent aussi avoir une provenance vérifiable.

La proximité entre la vitesse tirée des relations électromagnétiques et celle de la lumière mesurée indépendamment soutient plus qu'une ressemblance numérique : la lumière est elle-même un phénomène électromagnétique. Deux domaines apparemment distincts commencent à laisser voir deux faces d'une même chose.

Aujourd'hui, nous risquons de ne retenir qu'une notion de cours : « La lumière est une onde électromagnétique. » Arrêtons-nous avant de passer à la suite. La lumière n'était pas tenue d'aller à cette vitesse sous prétexte que notre description de l'électricité et du magnétisme était élégante. Elle pouvait ne pas se conformer à cette attente.

Que sont devenues les petites roues ?

Ce chemin n'avait pas, à ses débuts, l'allure d'une page de manuel actuel.

Maxwell s'est aidé d'une représentation mécanique précise : des tourbillons en rotation, avec de petites roues intermédiaires transmettant le mouvement. Cette image paraît étrange aujourd'hui. On dirait quelqu'un qui essaie de construire un monde encore inconnu avec des objets familiers.

Dans son article de 1865 sur le champ électromagnétique, le raisonnement peut continuer sans dépendre de ces petites roues particulières. La relation entre propagation électromagnétique et vitesse de la lumière demeure. N'ajoutons pas pour autant qu'il aurait abandonné l'éther : il pense encore le champ à travers un milieu et des mouvements. C'est la contrainte d'un modèle mécanique déterminé qui se desserre, non l'ensemble de la physique ultérieure qui apparaît déjà d'un seul coup.

Cette précision rend plutôt l'histoire plus intéressante.

Une découverte ne perd pas sa portée pour avoir commencé avec un échafaudage. Celui-ci n'obtient pas davantage le droit de rester éternellement parce qu'il a rendu service. Dans une explication, certains éléments prêtent provisoirement une aide à l'imagination ; certaines relations peuvent encore tenir après une réécriture.

Ce qui est beau n'est donc pas forcément la première image. Ce peut être qu'elle se transforme sans emporter avec elle une relation réellement fondée.

Le monde peut ne pas être d'accord

La manière la plus facile de gâcher cette histoire serait : « Le génie a vu de la beauté, donc il avait raison. »

La beauté n'offre pas cette garantie.

Un ensemble de relations peut être très rigoureux sur le papier sans avoir signé pour le monde. Si l'expérience ne correspond pas, il faut revoir le calcul, les mesures, les conditions retenues, et accepter que la théorie puisse devoir changer. On ne peut pas imputer chaque écart au seul fait que le monde aurait été mal mesuré.

Inversement, une mesure discordante ne déclare pas tout faux d'un coup. Un instrument peut avoir un problème, un calcul contenir une erreur, un domaine d'application avoir été dépassé. Écouter sérieusement la réponse du monde demande de distinguer ces possibilités, pas de choisir la formule qui soulage le plus.

Attendre ne veut donc pas dire espérer assis que le monde prononce un oui. C'est exposer sa proposition à la vérification et permettre à d'autres de refaire le parcours : qu'avait-on annoncé auparavant ? Comment a-t-on mesuré ? Quel est l'écart ? Dans quelles conditions la comparaison a-t-elle un sens ?

La beauté en physique n'est alors pas seulement la joie d'avoir deviné juste. Trouver le nombre de bonbons dans une boîte peut être réjouissant ; cela ne montre pas les relations qui s'y trouvent. Ici, ce qui compte est qu'une conséquence que la théorie devait elle-même donner rencontre une réponse dans une vérification indépendante.

Non pas « Je peux toujours t'expliquer », mais « J'ai dit quelque chose jusqu'à cet endroit, et c'est à cet endroit que tu as répondu ».

La réponse n'est pas obligée d'être toujours oui

Et si les résultats ne coïncident pas ?

Il peut encore y avoir quelque chose à regarder. Mais ne déclarons pas tous les échecs beaux pour avoir l'air ouverts d'esprit. Des données égarées, un instrument mal étalonné, des suppositions répétées sans recherche des causes ne laissent pas nécessairement grand-chose.

Un désaccord qui compte a souvent un contour précis. L'écart revient à un endroit donné ; des relations qui restent valables ailleurs font ensemble apparaître le manque. La question ne se réduit plus au vague « Nous ignorons encore beaucoup de choses ». Elle devient : pourquoi cela ne correspond-il pas précisément ici ?

La nouvelle réponse n'est pas encore venue, l'ancienne n'est pas invalide partout. C'est entre les deux que le travail continue. Ce qui mérite le regard peut être cette limite de plus en plus nette, non la proposition déjà réfutée elle-même.

L'histoire de Maxwell n'a toutefois pas besoin de toutes les énigmes ultérieures pour être belle. Les deux chemins distincts se sont déjà rencontrés ; ce point établi mérite d'être revu. Être achevé ne veut pas dire avoir perdu toute vie.

L'un mémorise les équations pour un examen ; une autre les utilise toute sa vie ; un autre ne lit que cette histoire et comprend quelle rencontre a eu lieu. Ils n'en perçoivent pas la même profondeur. Inutile de faire comme si lire ce récit suffisait à savoir mener la démonstration. Cela ne justifie pas non plus de fermer la porte au lecteur ordinaire.

Nous pouvons au moins commencer par voir pourquoi « La théorie est belle » n'est pas une dernière phrase.

La vitesse inscrite sur la page doit finalement être rapprochée de la lecture d'un instrument ailleurs. Une page bien écrite ne répond pas à sa place.

Et voilà que les deux valeurs correspondent. Voilà ce qui mérite ici qu'on s'arrête.