Vers une physique de la conscience

Lecture 1. Dans cette lecture, nous discutons du problème général de la connaissance à travers des concepts tels que l’intrication quantique, la causalité, le principe de non-localisation, le principe de localité, le noumène, le phénomène et la dualité cognitive chez Kant. Nous abordons la notion de phénoménologie en mécanique quantique, caractérisée par des observables et des particules virtuelles. Nous établissons un parallèle entre la dualité cognitive telle que vue par Kant d’une part et la phénoménologie en mécanique quantique d’autre part. Enfin, nous proposons d’actualiser la théorie de Kant et l’épistémologie en général à l’ensemble de la physique.

Dans cette lecture, nous faisons un petit historique de la physique et des principales étapes de son évolution. Nous discutons de certaines contradictions et ambiguïtés de la physique moderne. En résumé, nous abordons différents problèmes en physique tels que le problème des quantités conservées, l’apparition de séries divergentes pour les systèmes physiques caractérisés par un nombre infini de degrés de liberté; nous signalons une contradiction fondamentale entre la relativité et la mécanique quantique; nous expliquons comment se pose le problème de la non-causalité du groupe de Galilée; nous nous interrogeons sur le manque de cohérence de la méthode de quantification du champ en mécanique quantique.

Nous y introduisons un élément essentiel dans la description d’un système physique : la notion de groupe, qui est la structure algébrique la plus générale qui possède la propriété de fermeture nécessaire à la connaissance. Nous faisons le constat que cette notion est absente dans les lois de la mécanique telles qu’elles sont formulées présentement. Elle permet de mettre en évidence deux idées essentielles qui se dégagent dans lorsque nous assimilons intellectuellement un objet physique : permanence dans le mouvement. Cette approche se caractérise par la primauté de l’objet lui-même par rapport au champ spatial. La construction de l’objet est alors corrélative au champ spatial et le précède logiquement; elle permet d’introduire naturellement la notion de coordonnées. Cette permanence est interprétée en physique comme l’invariance d’une certaine fonction appelée action. Nous montrons comment cette réalité permet de définir un nouveau principe d’invariance, que nous appelons le principe général d’invariance.

Nous y faisons un bref rappel de l’application du principe de moindre action à la description d’un système mécanique. Nous rappelons comment des concepts comme l’homogénéité et l’isotropie de l’espace ainsi que l’uniformité du temps sont utilisés pour conduire à la conservation de l’énergie, de l’impulsion et moment angulaire et nous montrons que cette méthode est en contradiction avec le principe général d’invariance.

C’est dans cette lecture que nous établissons les équations fondamentales de la mécanique analytique des points matériels dans le cadre du principe général d’invariance. Nous montrons comment la dualité cognitive de Kant peut nous guider dans l’élaboration d’une nouvelle mécanique. On y déduit certaines propriétés fondamentales du groupe de transformations des coordonnées et une première application de ce groupe dans la construction d’une nouvelle mécanique. Différents groupes de symétrie sont analysés. Nous traitons le cas particulier où le groupe de transformations est le groupe de Galilée, dans lequel le temps est absolu, et montrons l’impossibilité de définir une phénoménologie avec ce groupe de symétrie. Enfin, il est démontré que seul le groupe de Poincaré, caractérisé entre autres propriétés par le temps relatif, permet de construire une phénoménologie et que cette phénoménologie est causale.

Cette lecture est consacrée à la première étape de la synthèse entre la relativité restreinte et la mécanique quantique. Cette première étape est fondée sur un nouveau principe : le prolongement anthropique du principe d’indétermination de Heisenberg. Cette construction, impossible dans le contexte du principe de moindre action, est rendue possible dans le contexte du principe général d’invariance parce que la phénoménologie, à travers les lois de notre nouvelle mécanique, y est mise en évidence. Nous démontrons qu’une particule libre de masse nulle peut être non observable tout en étant soumise au principe d’indétermination de Heisenberg.

Cette lecture est consacrée à l’application du principe général d’invariance à la théorie du champ. Nous y construisons la phénoménologie de la mécanique quantique non relativiste. Nous y définissons un nouveau principe : le principe de correspondance microscopique, qui montre comment la relativité restreinte peut servir de guide à la construction et l’élaboration de la mécanique quantique, analogue au principe de correspondance de Bohr qui permet de faire le même travail, mais dans la direction macroscopique de la mécanique classique. Appliquant ce principe de correspondance microscopique, nous montrons, à travers différentes fonctions d’onde non relativistes, la phénoménologie de la mécanique quantique non relativiste, comme en relativité restreinte, est définie par la structure d’indétermination du groupe de rotations SO(3,R).

Dans cette lecture, nous analysons, dans le contexte de la théorie du champ, le cas où la fonction d’onde ne s’annule pas à l’infini spatial. Nous y proposons et définissons une nouvelle méthode de quantification du champ, la quantification phénoménologique. Nous montrons que cette méthode permet de contourner le problème des limites à l’infini spatial. Nous y discutons de la difficulté de remplacer l’annulation de l’intégrale des composantes du tenseur d’énergie-impulsion sur des hypersurfaces latérales, qui permettait si aisément d’établir la conservation de seulement quatre composantes de ce tenseur. Enfin, nous expliquons comment cette nouvelle approche nous oblige à reconsidérer notre conception habituelle de l’espace géométrique, et comment cette conception n’est en réalité qu’une illustration de la structure d’indétermination du groupe de rotations SO(3,R) dans le cas où la fonction d’onde est une fonction de distribution dans l’espace géométrique des coordonnées.

Dans cette lecture, nous résumons brièvement la quantification canonique du champ scalaire réel et les difficultés de cette approche. Nous démontrons que la quantification canonique du champ scalaire réel n’est pas covariante, qu’elle conduit à des divergences et qu’elle présente des incohérences. Il est démontré qu’elle viole le principe de correspondance microscopique et qu’elle contrevient à la définition « d’objet physique » telle que proposée par le principe général d’invariance.

Cette lecture est consacrée à la quantification phénoménologique du champ de Klein-Gordon réel. Nous y présentons une représentation matricielle du groupe de Lorentz et de celui de Poincaré. Nous définissons le groupe de causalité. Il est démontré que cette quantification phénoménologique conduit à l’existence de deux espaces jumeaux, tel que prévu par Jean-Pierre Petit, et de masses négatives. Cette méthode de quantification est fondée sur des opérateurs de transfert, qui sont interprétés comme des contributeurs d’informations vers l’observateur. Nous montrons comment ces opérateurs de transfert peuvent établir une connexion entre l’observateur et la réalité, tout en jouant un rôle central entre connaissance et entropie. Enfin, nous démontrons que le champ de Klein-Gordon ne peut interagir qu’avec un autre champ.

Nous consacrons cette lecture à la quantification phénoménologique du champ scalaire libre complexe. Il en ressort que ce champ possède deux degrés de liberté, le degré de liberté supplémentaire par rapport au champ réel, qui n’en possède qu’un seul, étant lié à la présence d’un nouveau paramètre : la charge. Nous y démontrons que cette quantification conduit à l’existence de la particule composite neutre connue sous le nom de méson, composée d’un quark et d’un antiquark. C’est un méson scalaire, c’est-à-dire que les inversions spatiales sont exclues, à la différence du méson de la quantification canonique, qui est pseudo-scalaire. Nous démontrons l’impossibilité à partir de ce seul champ d’établir une connexion avec l’observateur, comme d’ailleurs dans le cas du champ réel. Il y est établi que ces mésons scalaires neutres ne réagissent pas entre eux et qu’ils sont dynamiquement indépendants. Enfin, nous montrons que l’évolution de ces mésons peut être décrite de façon équivalente dans un espace Riemannien à quatre dimensions spatiales, au lieu des trois dimensions spatiales habituelles.

Dans cette lecture, consacrée à la quantification phénoménologique du champ massif, nous rencontrons une caractéristique supplémentaire, un degré de liberté additionnel, qui se manifeste sous la forme de plusieurs états de polarisation des quanta et par un nouvel observable, le spin, ce qui introduit une complication additionnelle dans l’analyse et l’application du principe de correspondance microscopique. Nous démontrons, comment, malgré cette complication, la quantification phénoménologique nous permet de contourner les conditions aux limites, même si l’intégrale de la fonction d’onde ne converge pas à l’infini spatial ou en vertu de conditions aux limites périodiques, et ainsi d’apporter une autre vérification du principe de correspondance microscopique et du principe transcendantal de Kant. Il est démontré, au moyen d’un théorème, appelé théorème de réduction, que l’équation générale de conservation du moment angulaire total généralisé, exprimée sous la forme d’une intégrale dans le 4-espace de la relativité restreinte, se réduit à la conservation de l’intégrale dans un volume spatial de l’observable moment angulaire total, confirmant encore une fois la structure d’indétermination de Lorentz, même en présence de spin. Enfin, nous mettons en évidence une particularité du champ massif et du champ électromagnétique : il est impossible d’appréhender la réalité sans inclure à la fois les réalités orthochrone et rétrochrone.

Cette lecture est consacrée à la quantification phénoménologique du champ électromagnétique. Cette quantification est particulière parce que la nullité de la masse conduit à la nécessité d’imposer une jauge, ce qui n’était le cas pour le champ massif. En quantification canonique et dans la théorie classique, l’obligation d’imposer une jauge a toujours été un casse-tête. Or ce problème disparaît en quantification phénoménologique. Le travail efficace des opérateurs de transfert et le principe général d’invariance contournent ce problème de façon élégante. La particularité de notre méthode de quantification est qu’elle se contente de décrire l’évolution de l’objet, qui n’est rien d’autre que le vecteur d’état, en rattachant son évolution à ses quantités conservées : le fondement du principe général d’invariance est qu’il affirme que l’évolution de l’objet ne peut être définie indépendamment de sa conservation, ce qui n’est pas le cas de la quantification canonique.