Physique quantique et Spinoza

Questions et débats touchant à la conception spinozienne des premiers principes de l'existence. De l'être en tant qu'être à la philosophie de la nature.
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Physique quantique et Spinoza

Messagepar bardamu » 06 août 2004, 00:07

Quelques faits, en vrac
- non-localité, non-séparabilité de la quantique : agir sur un bout du système équivaut à agir sur l'autre bout même si celui-ci est à 10 km.
- les événements individuels sont généralement imprévisibles : on ne travaille que sur des distributions statistiques, sur des motifs formels engendrés statistiquement (figures d'interférence par exemple)
- la mesure est perturbante : on modifie ce qu'on veut connaitre
- on adapte l'appareillage à ce qu'on veut mesurer : le projet expérimental est un déterminant du résultat
- le formalisme ne distingue pas l'objet d'étude de l'appareil de mesure : il n'y a pas de dualisme objet-sujet.

Conclusion d'une analyse du formalisme (M. Bitbol, Mécanique quantique, Champ Flammarion, 1996)
le formalisme est une méta-théorie prédictive contextuel. C'est une théorie des probabilités étendue aux cas où la mesure est indissociable de son cadre d'effectuation.
Là où la théorie classique des probabilités (Kolmogorov) étudie abstraitement les chances d'obtenir telle combinaison au loto, le formalisme quantique étudie les chances d'obtenir telle combinaison selon l'appareil de tirage utilisé.

Quelques interprétations

Interprétation de Copenhague
Ce qu'on étudie c'est les résultats à attendre d'une expérience particulière. Phénoménologie empiriste où la physique se réduit à un ensemble de recettes pour avoir tel et tel résultat avec telle ou telle machine. La question de la chose en-soi ne concerne pas la physique mais elle reste un fond de "croyance" ne serait-ce que dans le langage d'expression expérimental : "j'ai observé un électron" dira le physicien en sachant que ce n'est pas vraiment ça.

Interprétation de Bohm ou interprétations à variables cachées
Un être sous-jacent, "informatif", oriente les phénomènes. Derrière les champs de force, d'énergie, il y a un champ "formel" (onde pilote) qui guide les phénomènes. Ce qui se rapproche le plus de la chose en-soi, d'un être réel, c'est cette onde et la particule "pilotée". Etant, plus ou moins, l'hypostase d'un facteur mathématique essentiel du formalisme quantique (fonction Psi) qui est considéré comme simple outil mathématique dans l'interprétation de Copenhague, cette théorie est compatible avec toutes les observations.

Interprétation de Bernard D'Espagnat
Un "quelque chose" qui n'est pas formelllement déterminable sous-tend la réalité phénoménologique. Ce quelque chose est le Réel, un Réel défini comme réalité indépendante de notre esprit, de notre action de compréhension. On ne peut rien en dire de précis, on ne peut pas dire que tel ou tel objet théorique existe réellement, mais ce n'est pas pour autant qu'il faut considérer les objets de la théorie quantique comme de simples effets de notre activité. La chose en-soi existe mais brouillée, voilée.

M. Bitbol, une ontologie d'un vecteur d'état de l'espace de Fock (op. cit., p.396)
La théorie quantique des champs fonctionne sur le modèle de la corde vibrante. On a trois éléments : le sujet des vibrations (la corde), les modes de vibrations (les ondes stationnaires) et l'intensité des vibrations (l'énergie répartie sur les divers modes). Dans un espace mathématique dit "espace de Fock", les modes représentent un état de l'espace de Fock, l'intensité détermine le nombre de quanta observés. Au lieu de dire : "on a 2 particules dans l'état Psi", on dira "l'état alpha est excité 2 fois". Reste le problème de savoir ce qui est excité, ce qui est sous l'espace de Fock, ce qu'est la corde. Cela pourrait être le Vide quantique, c'est-à-dire un niveau zéro de variation qui serait plutôt un Plein, une sorte de mer calme sous les vagues (énergie) que nous voyons.
L'être réel physique serait donc le Vide en état de modulation énergétique, intensive. Ces états sont représentés par des vecteurs dans l'espace de Fock.

Commentaires
Ce dernier modèle, rappelle fortement Spinoza :
- Plein (Vide quantique) = Etendue
- état = mode infini
- quanta = mode fini
ou bien
- Plein = Substance
- état = attribut
- quanta = mode fini

L'intéressant est qu'il y a dans tout ça une logique immanente à 3 termes. Comme chez Spinoza, le mode fini que nous sommes est impliqué dans l'espace de Fock (= Substance), il n'y a pas d'empire dans l'empire, pas de séparabilité parce que tout est relié à une Substance globale.
Les difficultés de Descartes pour relier le corps à l'esprit comme les difficultés des phénoménologues pour relier le sujet à l'objet disparaissent dans une conception moniste où on est ce qui sait : c'est la Substance qui sait et nous sommes la Substance. Il y a non-séparabilité, non-localité essentielle.

La convergence de vue peut se comprendre par le retour à une conception physique sans vide qui s'est produite durant le XXe siècle.
De Newton à l'atomisme de la fin du XIXe, ce sont les conceptions d'un espace vide parsemé d'objets qui ont dominé. Les relations "optiques" du type observateur-observé, sujet-objets séparés par un "vide", étaient tout à fait compatibles.
La fin du XIXe et le XXe siècle, on vu s'imposer les théories des champs. Les théories des champs fonctionnent dans le continu, par contact. Elles sont compatibles avec des visions monistes du monde, avec une unité de Substance vibrant en une infinité de modes.

Tout ceci est un peu léger mais je développerai, préciserai ou corrigerai petit à petit, notamment en fonction des questions et observations (s'il y en a...).

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Messagepar YvesMichaud » 06 août 2004, 07:06

J'avoue que je suis complètement désarmé et dépassé quand il s'agit de philosopher sur la physique quantique... et c'est dommage. J'ai l'impression qu'il me manque quelque chose d'essentiel...

Sur le forum thomiste, il va justement être question d'un dialogue physique-métaphysique.
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Messagepar YvesMichaud » 06 août 2004, 07:13

Moi je vois aussi des liens avec le thomisme... quoique le thomisme est un réalisme assez naïf et vulgaire, inacceptable sans doute pour un scientifique... Je viens de lire un livre écrit en 1966 par un aristotélicien qui prétendait que les couleurs existaient réellement.

Enfin, le thomisme affirme qu'il n'y a pas d'action à distance, et tu sembles le confirmer.

L'aristotélisme affirme que la nature a horreur du vide, et encore une fois tu sembles confirmer.

Je me trompe?
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Messagepar bardamu » 07 août 2004, 01:48

Je vais essayer d'y aller plus lentement.
D'abord un peu d'histoire pour présenter l'état de la physique actuelle.

1- Galilée
Il introduit quelque chose de nouveau : le quantitatif peut décrire le physique. Avant Galilée, notamment avec les traditions thomistes, le physique est une réflexion sur les qualités. Quand c'est lourd, ça tend vers la terre, quand c'est léger ça tend à s'élever, il y a les humeurs sèches, humides, chaudes etc., il y a aussi le système des signatures (la forme humaine de la mandragore signe un effet sur l'humain), des signes inscrit par Dieu dans la nature etc.
L'alchimie est typique de ce système de pensée.
Galilé fait quelque chose de nouveau, il dit que des lois de la nature peuvent s'exprimer quantitativement. Il prend 2 poids de matière, de qualité différente, il les lache du haut de la tour de Pise, et il constate que quelle que soit la matière, les 2 poids tombent à la même vitesse.

2- Descartes, Newton, Leibniz
Ils mathématisent les lois. Non seulement les 2 poids tombent à la même vitesse mais cette vitesse est analysable, calculable. Les lois de la mécanique apparaisse : conservation de la quantité de mouvement, définition d'une accélération, d'une force, apparition du concept d'énergie cinétique...
L'image du Dieu horloger se met en place, tout devient mouvement de corps simples.

3- Newton, Gassendi
Lorsque Newton établi les lois de l'attraction universelle, il renverse dans le même temps l'idée que le vide n'existe pas. Une controverse importante s'en suivra avec les cartésiens. Ceux-ci reprochent aux newtoniens d'expliquer le mouvement par des forces occultes, de revenir aux "qualités occultes" scolastiques qui avaient été remplacées par une explication causale de proche en proche. Qu'elle est donc cette force invisible qui attirerait des corps qui ne se touchent pas ?
Cela n'a rien d'évident mais l'efficience et l'esthétique de la théorie newtonienne l'emporteront. De son côté, Gassendi réhabilite l'idée d'atome et invente le terme de "molécule" pour les aggrégats d'atome.
Parallèlement, s'établissent, notament par Newton, les lois de l'optique géométrique où la lumière est considérée comme des "billes" suivant des trajectoires à vitesse infini.
Nous passons donc à une vision du monde faite de corpuscules, d'objets fermés, qui se déplacent et se cognent dans le vide.

4- Atomisme et électron
Au XIXe, la perception corpusculaire se développe dans la chimie et l'hypothèse atomique s'impose avec Dalton et s'incarne dans le tableau des éléments de Mendeleiev.
A côté de ça, se développe l'étude du magnétisme et de l'électricité.
C'est vers la fin du XIXe qu'on s'aperçoit que l'atome n'est pas insécable. Les expériences de décharge électrique et les canons électroniques font apparaitre une petite particule : l'électron.
Se forge alors l'image de l'atome qui est encore très présente, l'atome de Rutherford (du nom du physicien qui en a proposé l'image) : un atome sur le modèle du système solaire où des électrons tournent autour d'un noyau.

5- Ondes, lumière et champ électro-magnétique
Le XIXe a aussi vu le développement des théories ondulatoires. Des expériences d'optiques montraient que la lumière se comportait comme une onde à la surface d'un lac : 2 ondes qui se rencontrent ne rebondissent pas mais se combinent. Ainsi, 2 ondes en phase verront leur amplitude s'additionner et 2 ondes en opposition de phase s'annuleront. 2 ondes décalées donneront des motifs d'interférence (exemples : http://www.sciences.univ-nantes.fr/phys ... couv4.html )
Et ne voilà t'il pas que Maxwell unifie les lois de l'électrostatique et du magnétisme en une forme électromagnétique ondulatoire. On conclut alors rapidement que la lumière est une perturbation d'un milieu électromagnétique, une propagation d'ondes sur une "eau" présente partout : le champ électromagnétique.
Rappel : les infra-rouges, UV, ondes radio, radar, rayons gamma etc... sont aussi des ondes électromagnétiques mais dans des domaines de fréquence non-visible.

6- Einstein, Planck, Bohr : quantique
Au début du XXe siècle, nous sommes dans une situation où 2 groupes de théories fonctionnent sur des principes différents. D'un côté nous avons des théories du rayonnement qui sont ondulatoires, sans vide, et de l'autre nous avons des théories de la matière, corpusculaires, atomistes.
Entre les deux, se manifestent des expériences délicates : lorsqu'un rayonnement frappe un corps conducteur des électrons sont éjectés, c'est l'effet photo-électrique (qui permet les panneaux solaires). L'idée alors la plus évidente est qu'on peut sans doute considérer le rayonnement comme des tas de petites billes qui frappent les électrons et les éjecte. On devrait donc avoir un courant électrique proportionnel à l'intensité du rayonnement, au nombre de "billes". Or, ce n'est pas le cas. Le courant est proportionnel à la fréquence du rayonnement et la fréquence est un concept purement ondulatoire : inverse de la longueur d'onde qui est la distance entre 2 pics d'amplitude maximales, 2 crêtes de vagues sur l'eau.
Un autre problème se pose alors du côté ondulatoire. La notion de fréquence est une notion continu : a priori, la distance entre 2 fréquences est divisible à l'infini. Mais alors, un corps capable d'absorber tous les rayonnements, un corps absolument noir, devrait absorber toutes les fréquences et donc emmagasiner une énergie infinie puisqu'à chaque fréquence correspond une énergie. Il faut donc que tous les niveaux d'énergie, toutes les fréquences ne soient pas autorisées, qu'ils soient quantifiés.
Et c'est ainsi qu'apparait la "mécanique" quantique.
Apparaissent alors des "objets" qui mathématiquement mélangent des facteurs ondulatoires et des facteurs corpusculaires. Expérimentalement, on montre que les objets autrefois considérés soit comme corpusculaires, soit comme ondulatoires peuvent adopter les 2 comportements selon les conditions : on peut faire interférer 2 neutrons comme si il s'agissait d'ondes et l'énergie électromagnétique se transmet par quanta d'énergie malgré une distribution étendue.
Tout un tas de paradoxes apparaissent si on essaie de limiter, ce que nous appellerons des quantons (objets de la quantique), à leur aspect ondulatoire ou corpusculaire, ou même si on essaie de combiner ces 2 aspects.

Je détaillerai plus tard les expériences clés de la quantique, les "paradoxes" et les solutions qui en sont proposés.

-------------------------------

Pour l'instant, je voudrais faire remarquer que les éléments de base de la physique sont issus de représentations et qu'on peut passer d'une représentation à l'autre pour les mêmes phénomènes.
Donc, quand tu dis qu'il n'y a pas d'action à distance, c'est vrai dans un cadre où on utilise les champs, et c'est faux dans un cadre où on ne les utilise pas. Actuellement, les champs dominent les 2 physiques "fondamentales", la Relativité générale et la quantique. Mais, au moins pour la Relativité générale et bien que ce ne soit pas facile, je crois - faut que je vérifie - qu'on peut représenter les mêmes phénomènes avec des forces qui agissent à distance. En tout cas, ce sont les lois de Newton qui sont utilisées pour envoyer des sondes sur Mars.

Une des forces de Spinoza : il met le quantitatif du côté des modes et la physique mathématique étant un art de la quantité, elle ne décrit pas la Substance.
Un des problèmes actuel de la physique est de retrouver le qualitatif dans les nombres : à quoi correspond tel ou tel facteur, que signifie telle ou telle équation.
Il y a d'ailleurs eu débat sur un autre forum ( http://forums.futura-sciences.com/showt ... hp?t=11899 ) au sujet du livre de Igor et Grichka Bogdanoff (je ne sais pas si tu les connais) qui outre leurs anciennes activités de présentateur télé ont fait des thèses de math et de physique (?). En fait, le débat a commencé entre eux et des physiciens et mathématiciens qui disent que leurs thèses n'ont aucun sens physique bien qu'elles soient mathématiquement exacte. Au final, ils en viennent à soutenir une sorte de pythagorisme où on ne s'intéresse même plus au sens physique des équations et où on les interprète literallement. C'est une des tendances, à mon avis malheureuse, de la physique théorique depuis une trentaine d'année (Hawking, théories des supercordes, Big Bang...) que d'hypostasier dans des livres grand-public des êtres mathématiques.
En résumé, Aristote contre Platon, Spinoza (et le Descartes physicien) contre Newton, la physique contre la mathématique, le plein contre le vide...

Correctif : l'interaction électromagnétique peut être représentée de manière équivalente par des forces à distance ou par un champ électromagnétique. Pour la gravitation, je n'ai pas de certitude.
Modifié en dernier par bardamu le 07 août 2004, 13:27, modifié 1 fois.

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Messagepar YvesMichaud » 07 août 2004, 08:16

En somme, pour la physique, la nature consiste en une grande substance, diversement modifiée? Un peu comme l'affirmaient les premiers présocratiques (Thalès, Anaximandre, Anaximène). Sauf qu'au lieu d'être l'eau, l'air, le feu, ou quelque chose du genre, cette grande substance est «l'énergie» ou je ne sais quel machin quantique. Peut-être même une «chose en soi» inconnue.
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Messagepar bardamu » 07 août 2004, 13:24

YvesMichaud a écrit :En somme, pour la physique, la nature consiste en une grande substance, diversement modifiée? Un peu comme l'affirmaient les premiers présocratiques (Thalès, Anaximandre, Anaximène). Sauf qu'au lieu d'être l'eau, l'air, le feu, ou quelque chose du genre, cette grande substance est «l'énergie» ou je ne sais quel machin quantique. Peut-être même une «chose en soi» inconnue.

Justement non.
La physique contemporaine ne prétend plus à l'ontologie et se contente de proposer des modèles et théories pour représenter les phénomènes observés et prévoir les phénomènes observables. Pour reprendre les termes de d'Espagnat, il s'agit d'un réalisme faible, c'est-à-dire d'un accord intersubjectif sur l'expérience possible.

On sort donc du matérialisme naïf, on sort de la simplicité d'une chose qui serait là en attente de description par la science et on entre dans un univers où le réel est fondamentalement interactif, action. La physique ne décrit pas le réel, elle décrit des actions réelles.
Avec l'interprétation de Copenhague, ce dont on parle c'est d'actes expérimentaux. L'objet d'étude c'est un acte, un comportement de machine.

Et là, Spinoza me semble unique.
Il est le seul ou le premier (?) à avoir un système ontologique immanent dont l'élément de base est un acte, un événément opératoire. Son Réel est un réel vivant, agissant sur lui-même : toujours un acte sur les choses, jamais une perception neutre des choses.
On saisit les corps et les idées, on fait entrer ou on entre dans des mouvements d'Etendue et de Pensée.
Pour moi, il s'agit d'un ontologie d'ethos, d'un monde où l'élement de base est l'opération sur un support infiniment "qualifiable" (esprit, étendue, énergie, matière, rayonnement... tout ce qu'on peut concevoir comme qualité). La Substance n'est pas du tout de la matière ou de l'énergie, la substance est un Acte, une positivité en action où les êtres se qualifient entre-eux par leurs rapports actifs, par leurs relations comportementales.
On appelle "électron" les facteurs stables (traduction d'un lien réel par la répétition d'un lien cause-effet) de tel et tel comportements de machine.
On appelle "humain" les facteurs stables de tel comportement animal qui est lui-même stabilité de comportements biologiques, qui sont des comportements chimiques, qui sont des comportements physiques, qui sont des comportements de l'Etendue, qui est une conception résultant d'un comportement "humain".
La manière d'être que nous sommes (mode fini), détermine et est déterminé par sa position dans l'infini des manières d'être de l'Acte infini infiniment divers.

Il se pourrait que ce soit ça la physique quantique : un changement d'ontologie devant introduire un changement de langage. Il faut voir si l'ontologie et le langage ne seraient pas déjà-là, si Spinoza notamment n'aurait pas son mot à dire sur les concepts qui collent à l'expérience et à sa représentation.
Qu'est-ce qu'il lui prend à cette machine de produire de la lumière ? Comment passe-t-elle d'un comportement électrique à un comportement lumineux ?
"Qu'est-ce qu'il a, lui ? Il va pas bien ? Pourquoi fait-il ça ?"
Avoir, aller, faire.
"Qu'est-ce qui nous prend", "qu'est-ce qu'il se passe" plutôt que "qu'est-ce que c'est".
J'ai d'ailleurs l'intuition que cette idée pourrait se développer d'une manière intéressante à partir du terme anglais "behavior" qui est contruit comme un "être-avoir" = mode d'action.

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Messagepar bardamu » 08 août 2004, 14:44

Je viens de découvrir ça : http://www.revue-chimeres.org/pdf/851029.pdf et il se pourrait que ce à quoi je pense soit ce qu'a développé Whitehead, peut-être en enlevant une forme d'idéalisme que, je crois, il prônait.
Va falloir que je lise Whitehead...

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Messagepar YvesMichaud » 09 août 2004, 00:34

Tu dis que la physique ne prétend plus à l'ontologie: fort bien!

Mais dans ton premier message, tu parles bien d'une «ontologie de vecteurs d'état»... Alors quoi?

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Messagepar bardamu » 09 août 2004, 20:03

YvesMichaud a écrit :Tu dis que la physique ne prétend plus à l'ontologie: fort bien!

Mais dans ton premier message, tu parles bien d'une «ontologie de vecteurs d'état»... Alors quoi?

C'est un épistémologue (Michel Bitbol) qui évoque la possibilité.
Lorsqu'il analyse la physique quantique, il en arrive à se dire que le plus fondamental ce sont les "vecteurs d'état".
Mais la plupart des physiciens semblent se contenter de faire des modèles de prédiction de phénomènes. Mathématiquement les choses sont relativement claires, ça fonctionne correctement, aussi l'interprétation de Copenhague, explicitée plus haut, domine.
Mais la question ontologique reste ouverte.

Ceci dit, "vecteur d'état" est une notion mathématique que personnellement j'aurais tendance à ramener vers la notion d'événément dont la répétition formerait un comportement, un habitus ou un ethos. On aurait donc un mouvement infini dans lequel se feraient des mouvements répétés auxquels on associerait des "objets". Si l'être de Dieu est acte, si il est action infinie, il ne répète jamais rien, son actualisation est toujours nouvelle. Les êtres fini, eux, sont des actions répétées du point de vue de l'interaction avec leur environnement. Ce qui se conserve, c'est d'une part le mouvement infini (énergie en physique) et d'autre part des relations locales, des répétitions dans le mouvement infini.
L'ordre n'a de réalité que localement et correspond à un accord entre une disposition environnementale et notre disposition.
EI Appendice :
"S'il arrive, en effet, que les objets extérieurs soient ainsi disposés que quand les sens nous les représentent nous les imaginions aisément, et par suite nous les puissions rappeler avec facilité, nous disons que ces objets sont bien ordonnés ; mais si le contraire arrive, nous les jugeons mal ordonnés et en état de confusion. Or, les objets que nous pouvons imaginer avec aisance nous étant les plus agréables, les hommes préfèrent l'ordre à la confusion, comme si l'ordre, considéré indépendamment de notre imagination, était quelque chose dans la nature. Ils prétendent que Dieu a tout crée avec ordre, ne voyant pas qu'ils lui supposent de l'imagination ; à moins qu'ils ne veuillent, par hasard, que Dieu, plein de sollicitude pour l'imagination des hommes, ait disposé les choses tout exprès pour qu'ils eussent moins de peine à les imaginer"

Et je me suis aperçu que j'avais déjà croisé Whitehead chez Deleuze, dans son bouquin sur Leibniz. Finalement, je suis peut-être simplement en train de refaire le parcours de Deleuze entre Spinoza, Leibniz, Kant, Nietzsche, Bergson, Proust, Whitehead...
Un style de pensée à relier à la physique.

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Messagepar Miam » 11 août 2004, 14:37

:?: Où trouver une ombre des notions de statistiques et de probabilité chez Spinoza? Sans doute on remarque un développement des stats à partir du 17è siècle, chez Petty notament, mais il s'agit de statistiques sociales . Quant à la probabilité, il faudra attendre Hume: mais il s'agit là encore de degrés de clarté des idées

J'entend bien tes analogies et elles sont assez convaincantes sur la substance comme acte et l'unité des modes étendus et pensés qui empêche toute "présence" ontologique (la représentation de la chose comme présente est de l'ordre de l'imagination). Soit la position, soit la vitesse. Et un opérateur ontologique que nécessite la dépendance du système à l'observateur. Ne conviendrait-il pas de lier cette relativisation de l'objet à l'originalité de la conception du temps chez Spinoza. Feynman montre que certaines particules remontent le temps. Cela serait-il possible chez Spinoza. Et si oui, l'axiome cartésien "ce qui a été fait ne peut pas ne pas avoir été fait" demeure-t-il valide? Le temps spinozien n'est certainement pas newtonien (cad kantien).

Je ne perçois pas très bien l'opposition physique - mathématique. Un événement quantique est-il physique sans être mathématique ? Quel "préjugé" auraient, selon toi, les mathématiques ?

Je rappelle enfin que Stengers (qui parle de Withehead) est l'ancienne compagne de Prigogine, nobel belge de physique, qui a montré l'origine chaotique de la néguentropie dont sont issus de nouveaux systèmes thermodynamique, comme si le comportement aberrant, et comme "libre" de phénomènes locaux pouvaient produire de nouveaux systèmes stables. Stengers a peut être parfois trop creusé le côté "mystique" de cette "liberté" physique...


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