Heisenberg, indéterminé

I. Dehors, rien n'était plus comme avant

En septembre 1941, Werner Heisenberg rend visite à Niels Bohr à Copenhague. Le Danemark est occupé par l'Allemagne. Le visiteur a trente-neuf ans, son hôte cinquante-cinq. Ils ont autrefois travaillé ensemble jusqu'aux frontières d'une physique inconnue. Cette fois, ce sont leurs places dans l'histoire qui les éloignent.

Des récits ultérieurs situent leur échange au cours d'une promenade. On aimerait croire qu'en sortant, à l'abri d'oreilles indiscrètes, ils pouvaient retrouver leur ancienne liberté. Mais l'occupation ne s'arrêtait pas au seuil de la maison. L'un venait du pays occupant ; l'autre vivait dans le pays occupé.

Après la guerre, Heisenberg expliqua avoir voulu parler des armes atomiques et de la possibilité que les scientifiques empêchent leur développement. Ce témoignage est important : il expose le but qu'il attribuait à sa visite. Il ne constitue pas pour autant un procès-verbal accepté par les deux hommes.

Bohr en gardait une tout autre impression. Dans des brouillons jamais envoyés, il contesta l'idée d'une entente morale. Il se rappelait la confiance exprimée dans une victoire allemande et avait compris que les savants allemands travaillaient aux armes atomiques. Jusqu'au lieu de la conversation, les souvenirs ne s'emboîtent pas.

Publiés en 2002, ces documents ne nous rendent pas la scène intacte. Ils élargissent néanmoins les éléments disponibles. Le désaccord ne nous condamne pas à ne rien savoir. Il ne permet pas davantage de choisir le témoin qui nous plaît et de lui soumettre toutes les autres traces.

C'est là que commence ce portrait : un homme capable de formuler avec une précision extraordinaire une limite physique rencontre des choix auxquels aucune équation comparable ne répond. Il lui faut apprendre une autre manière de répondre. En face de lui, quelqu'un attend aussi d'être entendu.

II. Une question dans le microscope

Revenons à 1925. Heisenberg cherche à se passer de petites orbites planétaires invisibles pour décrire les électrons. Il travaille à partir des relations entre grandeurs spectrales observables. Son bref séjour à Helgoland appartient à cette recherche ; il ne résume pas une découverte accomplie seul, durant une nuit miraculeuse.

Max Born reconnaît dans les tableaux de nombres le calcul matriciel. Avec Pascual Jordan, il développe le formalisme, que les trois chercheurs approfondissent ensuite ensemble. Abandonner une image familière devient nécessaire lorsque l'objet étudié cesse de répondre comme cette image l'exigerait.

En 1927, à Copenhague, Heisenberg demande comment déterminer conjointement position et quantité de mouvement. Il imagine un microscope à rayons gamma. Localiser plus finement un électron suppose une lumière de courte longueur d'onde ; l'interaction avec cette lumière fait entrer la quantité de mouvement dans l'observation elle-même.

Cette expérience de pensée éclaire le problème sans en constituer toute la démonstration. La relation courante ΔxΔp ≥ ℏ/2 porte sur les écarts types des distributions de position et de quantité de mouvement d'un même état quantique. On ne peut rendre simultanément les deux distributions arbitrairement étroites.

Imaginons de nombreux systèmes préparés de la même façon. On mesure la position sur un groupe, la quantité de mouvement sur un autre. Les résultats se dispersent. La relation ne reproche pas à l'expérimentateur de trembler ; un instrument plus coûteux ne ramènera pas les deux distributions à un point.

Heisenberg ouvre la question en 1927 ; Kennard établit cette année-là la forme précise pour position et quantité de mouvement, Robertson la généralise en 1929. Une découverte connaît des relais. D'autres vérifient et précisent une intuition avant qu'elle devienne le savoir apparemment établi dont nous héritons.

Heisenberg reçoit le prix Nobel de physique pour 1932, décerné en 1933. Il est encore jeune. Transformer notre description de la nature est une capacité exceptionnelle. Elle ne garantit pourtant pas que chaque jugement porté ensuite sur une situation historique possède la même justesse.

III. Observer n'est pas jeter un regard magique

Le microscope évoque spontanément l'acte de regarder. Une mesure physique engage pourtant un dispositif, une interaction et une trace. Le trajet de la lumière et la réponse du détecteur relèvent d'un processus concret. L'observateur n'est pas nécessairement une conscience occupée à faire exister l'univers.

Un appareil peut fonctionner devant un écran que personne ne surveille ; ses enregistrements seront lus plus tard. La physique quantique ne fait pas du monde l'exécutant des désirs humains. Parler d'un pouvoir de la conscience dissimule les questions précises qui rendent la mesure intéressante.

Il faut également distinguer perturbation et dispersion statistique. Un instrument peut modifier un système. Mais l'inégalité entre écarts types ne raconte pas seulement comment une première mesure abîmerait la suivante. Elle s'applique aussi à des mesures effectuées sur des systèmes distincts, préparés de façon identique.

La distinction semble minutieuse ; elle préserve pourtant le problème. Sans elle, nous pourrions espérer contourner la relation avec une lumière plus douce ou un chercheur plus calme. La théorie dit quelque chose de beaucoup plus précis que la maxime selon laquelle toute observation transforme son objet.

Cette précision change aussi les habitudes du scientifique. Demander où se trouve l'électron exige de préciser la préparation, la grandeur mesurée et l'interprétation du résultat. Une question apparemment simple doit rendre compte du chemin qu'elle emprunte pour atteindre ce dont elle parle.

On peut y apprendre une prudence sans demander à la physique de certifier toutes les réflexions humaines. Gardons deux difficultés distinctes : un état quantique obéit à des contraintes calculables ; comprendre pourquoi une lettre est restée dans un tiroir demande de lire cette lettre et de connaître sa situation.

IV. Les dés ne terminent pas la discussion

On réunit souvent les travaux de Heisenberg, Bohr et Born sous le nom d'interprétation de Copenhague. Incertitude, complémentarité et probabilités sont liées. Ce nom ne désigne cependant pas un manifeste parfaitement unifié que les trois hommes auraient signé. Leurs divergences comptent elles aussi.

Pour qui attend de chaque particule une trajectoire déterminée, la nouvelle description est déconcertante. Elle prédit remarquablement des probabilités sans fournir une horloge miniature dont on pourrait regarder chaque rouage entraîner le suivant. La réussite du calcul ne restaure pas automatiquement l'image perdue.

Einstein ne se résigne pas facilement à cette situation. Ses objections concernent la complétude de la théorie et les relations entre systèmes éloignés, pas seulement une aversion pour le hasard. Son dialogue avec Bohr ne se réduit pas à la conversion lente d'un vieillard obstiné.

Les inégalités de Bell et les expériences ultérieures imposent des contraintes puissantes aux théories à variables cachées respectant notamment certaines conditions de localité. Leur force tient à leur précision : des hypothèses impliquent des limites aux corrélations, et des résultats expérimentaux violent ces limites.

Cela ne sélectionne pas une interprétation unique ni n'exclut toute théorie possible à variables cachées. Prédictions réussies, formalisme utilisable et image ultime du réel ne sont pas trois diplômes délivrés ensemble. Des questions demeurent ouvertes ; les résultats éprouvés ne deviennent pas pour autant facultatifs.

Heisenberg participe donc à une construction, pas seulement à une déclaration d'ignorance. Ses collègues et lui calculent, expérimentent, corrigent leurs mots quand une représentation échoue. Quitter une image familière exige un travail très différent de celui qui consisterait à proclamer qu'au-delà il n'y a rien.

V. Celui qui est resté

En 1941, le visiteur de Copenhague n'est plus seulement le jeune collaborateur connu de Bohr. Heisenberg occupe une place importante dans les recherches allemandes sur l'uranium. Ses intentions privées ne suppriment pas les liens matériels entre ce travail, les institutions nazies, leurs ressources et leurs intérêts militaires.

Il est resté en Allemagne. Des collègues juifs ont été chassés et persécutés ; des savants non juifs ont également choisi le départ. Lui-même a subi les attaques des partisans de la Deutsche Physik, hostiles à la physique moderne. Ses décisions ne se prennent pas hors de toute pression.

Préserver la science allemande, maintenir les recherches, former les jeunes : ces raisons occupent une place importante dans ses explications ultérieures. On peut aimer son pays sans partager toute l'idéologie de ses dirigeants. L'admettre est facile. Reste la question plus difficile : à quoi a servi le travail poursuivi ?

Séparer intérieurement nation et régime ne détache pas un projet des moyens fournis par ce régime. Vouloir préserver une flamme ne garantit pas l'usage que le pouvoir fera du feu. L'idée qu'un scientifique se fait de lui-même mérite d'être entendue, sans devenir son unique juge.

L'Allemagne n'a pas construit de bombe atomique. Ce résultat ne démontre pas à lui seul une résistance morale réussie. Ressources, organisation, appréciations techniques et priorités doivent être examinées. Inversement, sa participation aux recherches nucléaires ne nous autorise pas à inventer le pire motif derrière chaque parole privée.

La complexité ne dispense pas de répondre. Nous pouvons ignorer toutes les proportions de ses désirs tout en sachant quel travail il a assumé. Un jugement équitable n'est pas forcément le plus sonore ; il empêche surtout des intentions invérifiables de recouvrir des actes documentés.

VI. Quand la radio a parlé

À l'été 1945, dix scientifiques allemands sont détenus à Farm Hall, en Angleterre. Leurs conversations sont secrètement enregistrées. Le 6 août arrive la nouvelle d'Hiroshima. Le monde vient de franchir un seuil ; dans cette maison, la première réaction est l'incrédulité.

Heisenberg doute d'abord. Ses compagnons et lui discutent de l'entreprise considérable que les Américains auraient menée, imaginent leurs méthodes, reconsidèrent leurs propres évaluations. Hésitations et contradictions donnent du relief à une histoire que les récits rétrospectifs rendent parfois trop bien ordonnée.

Le 14 août, il présente une explication technique témoignant d'une compréhension différente de ses premières réactions. Voilà qui complique l'idée qu'il maîtrisait déjà tout et avait simplement refusé d'agir. Une conversation précipitée ne tranche pourtant pas à elle seule chaque calcul ni chaque intention de guerre.

Le désaccord sur leur échec est tout aussi révélateur. Certains commencent à présenter ce qu'ils n'ont pas réussi comme ce qu'ils ne voulaient pas faire ; d'autres protestent. On n'entend pas un pacte moral secret unanimement partagé, mais une lutte déjà engagée autour du récit futur.

Un enregistrement clandestin n'ouvre pas un accès direct à l'âme. La détention, la présence des collègues, l'inquiétude pour l'avenir peuvent infléchir les paroles. Cela appelle la comparaison avec rapports, lettres et archives du projet, non le rejet d'une source parce qu'elle demeure imparfaite.

Un lieu doit conserver sa place dans cette discussion : Hiroshima. Pour les physiciens détenus, la nouvelle signifie stupeur, jugements professionnels bouleversés, avenir incertain. Pour les habitants, ce sont des corps, des familles et des vies détruites. Ils ne sont pas le décor d'une biographie morale de savant.

Posséder un savoir n'apprend pas nécessairement à entendre les personnes lointaines. Farm Hall nous laisse donc une question supplémentaire : comment quelqu'un qui sait reconnaître des nombres lourds de conséquences apprend-il à y entendre la vie d'un autre, et pas seulement la portée de son propre travail ?

VII. La personne en face

Autrefois, les désaccords de Heisenberg et de Bohr faisaient naître une nouvelle physique. Ils pouvaient exprimer la confiance plutôt que rompre une relation : chacun estimait encore l'autre digne d'une réponse sérieuse. Ils disposaient de cette liberté rare, confier une pensée avant qu'elle soit achevée.

Copenhague occupée ne pouvait simplement reconduire ces conditions. Bohr n'avait pas à écarter ses craintes pour attribuer les intentions les plus généreuses à son ami lié aux recherches nucléaires allemandes. Le sujet que le visiteur voulait aborder n'était pas la seule réalité de leur rencontre.

Les contacts continuèrent après la guerre. En 1961, Bohr envoya un télégramme d'anniversaire auquel Heisenberg répondit. Leur relation ne se divise donc pas entre une amitié parfaite et un silence définitif. Mais conserver un contact ne prouve pas que leur différend sur la visite était résolu.

Les brouillons tardifs de Bohr gardent ses objections. Des mots ont été écrits, puis laissés sans envoi. Nous pouvons lire ce qu'il essayait de formuler sans décider que le silence signifie pardon complet ou rancune éternelle. Une lettre non expédiée n'offre pas les sentiments de son auteur à notre invention.

Lorsque nous nous expliquons, nous voulons souvent entendre ceci : vous savez bien que je ne suis pas ce genre de personne. L'autre attend peut-être d'abord que nous reconnaissions sa situation. Ne parler que de nos intentions risque de lui demander encore de réparer notre image.

Il s'agit d'un apprentissage difficile de la relation, pas d'une loi quantique. Celui qui cherche une réconciliation ne peut l'annoncer seul. L'autre peut écouter, interroger ou refuser la conclusion apaisante dans laquelle chacun retrouverait enfin son confort. Sa réponse lui appartient toujours.

VIII. Quine n'apporte pas d'absolution

Quine interroge une séparation fondamentale entre signification et expérience ; Heisenberg contribue à transformer la description conjointe de grandeurs physiques. Tous deux interrompent une assurance habituelle. Leurs problèmes restent néanmoins différents, tout comme les preuves auxquelles leurs arguments doivent répondre.

Avec Heisenberg, un raccourci commode guette : puisque la nature serait incertaine, l'histoire n'aurait plus de vérité et le jugement moral pourrait s'arrêter. Ce n'est pas une conséquence de la théorie. C'est emprunter une formule célèbre pour s'épargner un autre travail difficile.

L'incertitude sur des motifs peut tenir à des pièces manquantes, à des témoignages contradictoires ou à plusieurs désirs simultanés. De nouvelles archives modifient alors l'appréciation. Rien de cela n'est la relation mathématique entre position et quantité de mouvement, ni une permission de réécrire librement les événements.

Une personne déborde une étiquette ; ses actes ont malgré tout une direction. Préserver la complexité doit affiner le jugement, plutôt que diluer toutes les décisions dans la même eau tiède. Ceux qui demandent des comptes pour un tort ne perdent pas leur place devant une personne complexe.

Quine peut nous aider à inspecter notre carte : quelles flèches proviennent des documents, lesquelles de nos préférences ? L'inspection terminée, des personnes demeurent sur le terrain. Passer indéfiniment d'un concept à l'autre ne fera disparaître ni leurs blessures ni la nécessité de leur répondre.

La question de Heisenberg la plus proche de notre vie est peut-être celle-ci : quand je crois bien faire mon travail, est-ce que je vois encore ce qu'il sert ? La compétence améliore certaines réponses. Elle peut aussi nous rendre plus habiles à éviter certaines questions.

IX. Abaisser un peu la feuille

Heisenberg meurt à Munich le 1er février 1976, à soixante-quatorze ans. Sa physique demeure dans les laboratoires, son passé de guerre dans les archives et les controverses. Faisons-le maintenant approcher du pont imaginaire de cette série, en laissant subsister ces deux héritages.

Il tient une feuille portant une équation et s'avance assez pour distinguer les visages. Le papier remue dans le vent. Il a l'habitude d'ouvrir une conversation par un problème. Cette fois, il hésite : avant de parler, il faudrait savoir aussi ce qu'il doit entendre.

Quine lui fait une place. Heisenberg pense à Bohr et regarde l'autre accès au pont. Ils avaient laissé tant de questions sur la nature inachevées, et tant de choses entre eux. On peut ménager ici un peu d'espace pour que la conversation reprenne.

Si Bohr arrive, il ne devra pas arriver selon le souhait de Heisenberg. Il pourra questionner, attendre, refuser l'explication préparée. Notre imagination ne devrait pas être plus impatiente que l'histoire de faire collaborer une personne blessée au dénouement qui arrangerait le récit.

Heisenberg pourra lui aussi dépasser la simple confession ou la seule défense. Il pourra dire ce qu'il savait, craignait, faisait, en distinguant ces choses. Craindre une issue ne dit pas l'action qui a suivi ; vouloir protéger quelqu'un ne prouve pas qu'il ait été protégé.

Personne ne répondra à sa place avec une médaille Nobel ; personne ne supprimera sa physique des livres. La réussite ne règle pas la responsabilité. Celle-ci n'oblige pas à nier la réussite. Garder les deux devant soi est plus exigeant que fabriquer un héros intact ou un monstre commode.

Il peut abaisser un peu sa feuille. Elle a aidé l'humanité à formuler clairement une limite. Devant lui se trouve cependant une personne, pas un problème de physique. Son silence, ses questions, son refus ne s'insèrent pas dans l'équation pour produire la réponse attendue.

Il reste de la place sur le pont. La conversation peut continuer sans que nous connaissions chaque recoin d'une conscience. L'enjeu est de répondre sérieusement : ne pas abandonner les responsabilités déjà visibles sous prétexte que tout n'est pas encore connu.