Le principe de réalité est ici posé comme un principe fondamental de la science, qui doit être ajouté aux lois de base et au principe de réduction de la mécanique quantique afin d’en assurer la cohérence avec l’existence même de la recherche. D’après la version orthodoxe de la mécanique quantique, les deux principes d’évolution ne permettent pas de savoir ce qui se produit effectivement dans un système fermé entre deux mesures puisque seules les mesures (ou les observations) sont des événements effectifs. La formulation de la mécanique quantique ne prévoit d’autre réalité effective que celle des résultats des mesures, si bien que la théorie ne permet pas de savoir si d’autres événements que ceux des mesures ont une réalité effective. 

Énoncé du principe de réalité : tous les événements du trajet effectif sont des événements effectifs.  

Il découle de l’énoncé du principe qu’entre deux mesures effectives, tous les événements potentiellement réels sont aussi des événements effectifs. Ces événements potentiellement réels s’interprètent, selon l’approche des « histoires consistantes », comme des événements auxquels on peut assigner des probabilités1

            Le principe de réalité ne concerne pas particulièrement les appareils de mesure ni les êtres conscients. Il concerne tout l’Univers en tant que potentiel réel global. En d’autres termes, lorsqu’un événement se produit effectivement quelque part, il se trouve à affecter tout l’Univers par le fait même. Le principe de réalité assure une perspective globalement plus cohérente du réel. Non seulement nous existons de façon effective, mais l’Univers existe de façon effective et il a existé de façon effective avant nous. On ne peut arriver à cette existence effective en se basant sur les seules mathématiques et c’est pourquoi il faut en faire un principe. L’existence effective passée de l’Univers ne peut être démontrée mathématiquement. Comme nous ne pouvons en faire d’observations directes, il faut la poser en principe. Il en va de même pour ce qui existe dans l’Univers ailleurs que sur notre planète. Et c’est la même chose pour tout ce que nous ne pouvons observer de façon directe. En fait, le principe de réalité s’applique à toute réalité effective y compris à celle que nous ne pouvons connaître par déduction ni par l’observation directe, sans exclusion arbitraire. C’est pourquoi la réalité consciente des autres êtres humains (ou des animaux doués de conscience) fait l’objet du même principe de réalité. 

            Le principe de réalité n’est qu’en partie impliqué par le principe de cohérence. Plusieurs formulations différentes de ce principe sont également compatibles avec la cohérence globale. Cependant la formulation qui est posée ci-dessus échappe à tout arbitraire. Ce sont tous les événements dont on peut en droit calculer la probabilité, y compris les micro-événements, qui sont posés comme effectivement réels et ce, même s’ils ne sont pas observables. 

           Le principe de réalité est physico-cognitif, ce qui signifie que ce n’est pas un principe mathématique (ni physico-mathématique), c’est-à-dire qu’il ne peut être exprimé de façon entièrement mathématique. Cela est, du moins, vrai d’après les connaissances actuelles en mathématiques. La caractéristique physico-cognitive exprime la différence entre ce qui est physiquement réel et ce qui est simplement mathématique. À la base de ce principe se trouve le concept de temps réel. 

            Le principe de réalité, que l’on pourrait également appeler le principe d’effectivité, contredit plusieurs interprétations existantes de la mécanique quantique. De même que l’approche des histoires consistantes a pour effet d’ajouter une contrainte à l’interprétation orthodoxe, notre approche, que l’on peut appeler l’approche des histoires potentielles, pose en outre que, parmi les histoires potentielles au départ, l’une d’elles et une seule se réalise effectivement. Celle-ci est constituée d’une série d’événements effectifs qui ne sont pas obligatoirement des événements observationnels. 

            Comme, selon l’interprétation orthodoxe, seuls les événements observationnels sont réputés effectifs, les événements réels non observationnels sont tous des événements du trajet effectif qui ne sont pas nécessairement eux-mêmes des événements effectifs. Cela a d’ailleurs semblé peu vraisemblable à plusieurs physiciens, dont Erwin Schrödinger, Enrico Fermi et Murray Gell-Mann. Schrödinger, en 1935, a même imaginé son fameux paradoxe du chat pour démontrer l’absurdité de l’approche qui tendait alors de plus en plus à s’imposer en mécanique quantique. En fait, ce paradoxe peut être généralisé en un paradoxe de l’interprétation orthodoxe elle-même, en tant qu’applicable à tout corps physique. 

            Gell-Mann a raconté comment lui et Fermi, dans les années 1950, se sont mis d’accord pour traiter d’absurde cette interprétation dominante de la mécanique quantique. Elle autorise par exemple à penser que la planète Mars est « répandue de manière diffuse sur toute son orbite » sauf lorsque des humains la regardent. Cela « semblait aussi stupide à l’un qu’à l’autre2». 

            En somme, d’après l’interprétation orthodoxe l’Univers lui-même ne serait guère qu’un énorme paquet d’onde diffus. En effet, la plupart des événements qui surviennent sur la planète Mars, et à tous les autres endroits de l’Univers où il y a des corps matériels, ne seraient pas effectivement réels tant qu’aucun humain ne serait dans les parages3

            La pertinence du principe de réalité apparaît dans un tel cas. Il implique que les événements sur Mars ou à tout autre endroit de l’Univers, sont effectivement réels tout comme les événements terrestres. De plus, les événements passés de l’Univers, y compris ceux qui ont précédé l’apparition de l’être humain, des blattes ou même l’apparition de la vie terrestre, tous les événements sur Mars ou ailleurs, qu’ils soient ou non observés par qui que ce soit, sont tous effectivement réels. De même, le chat dans sa boîte est effectivement mort ou vivant même avant qu’on l’observe. Le principe de réalité nous dispense d’avoir recours à un quelconque artifice théorique. Nul besoin de trouver une nouvelle sorte de phénomène physique ad hoc — l’onde pilote ou la décohérence par exemple — pour être en mesure d’établir que les autres personnes existent aussi bien que soi-même (et pas seulement l’ « ami de Wigner » !). 

            Par ailleurs, les physiciens qui n’ont pas voulu d’artifice ont fait face à d’autres difficultés, encore plus embarrassantes. Ainsi, John Von Neumann a voulu montrer qu’il fallait faire intervenir directement la conscience pour que l’ensemble du formalisme quantique soit consistant4. Faire intervenir la conscience est en fait un moyen de poser implicitement un principe de réalité partiel, selon lequel les événements d’observation (ou de mesure) se produisent effectivement dans un temps réel, ce qui laisse entendre que sans conscience il n’y a pas de réalité effective. Comme le mot observation en physique (ou dans d’autres sciences), l’expression « faire intervenir la conscience de l’observateur » prend naturellement le sens de l’effectivité. Le principe de réalité possède l’avantage de ne pas arbitrairement lier l’effectivité, ou le temps réel, à un type particulier d’événement.  

            Voyons comment von Neumann est arrivé là. Il faut savoir que, si la réduction s’effectue dans le système quantique indépendamment de l’appareil de mesure, cela contredit le formalisme quantique. Ainsi, si l’on pose que l’appareil subit lui-même une telle réduction plutôt que le système observé, alors ce n’est pas consistant avec l’idée que cet appareil pourrait lui-même, et en même temps qu’il mesure, être observé par un humain ou qu’il peut être « observé » par un autre appareil. Les solutions proposées à ce type de problème ont la plupart du temps consisté à stopper arbitrairement cet enchaînement logique à l’appareil de mesure (Bohr), à la conscience de l’observateur (von Neumann), ou bien à nier le terme même de l’enchaînement, ce qui équivaut à réduire la théorie quantique à la structure physico-mathématique qui est liée à l’équation d’onde (Everett). Ce sont toutes autant de façons de poser un principe partiel de réalité ce qui, du coup, restreint arbitrairement les événements réellement potentiels qui sont effectivement réels. 

            Nous posons au contraire que le système observé, l’appareil de mesure et l’observateur humain, sont tous effectivement réels, et qu’ils subissent, ou connaissent, donc tous et globalement les mêmes réductions de potentiel. Il y a, d’après le principe de réalité une chaîne d’événements effectifs qui se succèdent dans le temps réel.  

            Il est cependant compréhensible que certains physiciens tendent à ne croire réelles que les réductions qui affectent directement leur esprit, les autres réductions étant ignorées. Cette position est logiquement cohérente. Toutefois elle équivaut à une espèce de solipsisme selon lequel l’observateur individuel lui-même existe effectivement, mais pas l’ensemble des chercheurs, ce qui est intenable. Cette méprise s’explique pour au moins deux raisons. En premier lieu, les physiciens tendent à croire que toute réalité est entièrement mathématisable, ce qui incite à croire que la cohérence mathématique (ou logique) suffit à justifier physiquement une position sur ce qui est réel. En second lieu, l’humain peut apparemment, sans contradiction, croire que la conscience, la sienne, crée directement la réalité de ce à quoi il pense. Dans le cas de physiciens, cette tendance peut être renforcée par un principe de style empiriste selon lequel l’observation la plus directe d’un objet constitue une preuve nécessaire d’existence et même qu’elle suffit à prouver l’existence de l’objet. En fait, la science est généralement plus exigeante en ce qui concerne les preuves véritables d’existence effective. Ces preuves ne peuvent reposer sur l’attestation d’un seul humain et nécessitent un processus de validation très complexe dans le temps réel.  

            Le principe de réalité, qui est en même temps un principe d’effectivité réductionnelle, peut être vu comme une généralisation du principe de réduction. En mécanique quantique, le principe de réduction du paquet d’onde consiste à poser l’existence d’un événement effectif, qui est celui de la mesure. Le principe de réalité, pour sa part, consiste à poser qu’il y a une réduction effective non seulement lors d’une observation scientifique (ou lors d’une observation personnelle, d’après certaines interprétations), mais à chaque fois que le potentiel réel global est réduit par l’effectuation d’un micro-événement physique. 

1 Dans son article marquant de 1984, Robert B. Griffiths explique comment l’approche des « histoires consistantes » assigne des probabilités aux séquences d’événements dans un système fermé tout en considérant que l’approche orthodoxe est inadéquate quand elle tente de décrire ces événements au moyen de fonctions d’ondes. Ses termes sont très clairs là-dessus :  “The above principles [of orthodox quantum mechanics] do not specify what is happening inside a closed system during the time intervals between measurements, and here there are differences of opinion. One extreme is the agnostic one: quantum mechanics only predicts the results of measurements and says nothing about the system being measured. While Wigner is probably sympathetic to this point of view, von Neumann appears to take a more realistic position that ψ can be used to calculate probabilities at any time, in the sense of what we have called the “standard statistical interpretation” (Robert B. Griffiths, “Consistent histories and the interpretation of quantum mechanics”, Journal of Statistical Physics, Vol. 36, 1984, p. 257-258). Le graphe du potentiel se conçoit aussi bien pour l’un de ces deux points de vue que pour l’autre (voir la section 2.7.7, sur le théorème de regroupement). Le principe de réalité tranche toutefois en faveur de celui de von Neumann. 1

2 Voir Murray Gell-Mann, Le quark et le jaguar. Voyage au cœur du simple et du complexe (The Quark and the jaguar. Adventures in the simple and the complex, 1994; traduction par Gilles Minot), Paris, Flammarion, 1997, p. 173. Il ajoute à ce propos que l’interaction de Mars avec les photons du Soleil est « partiellement responsable de la décohérence des différentes histoires à gros grains du mouvement « de Mars autour du Soleil » (ibid.). La théorie de la décohérence se trouve ainsi à impliquer une conception de la réalité effective assez proche de celle qui est développée ici, mais pour des raisons tout à fait différentes. 2

3 Roger Penrose va même jusqu’à invoquer l’échec du « programme SETI de F. Drake » parce que celui-ci attesterait qu’il y aurait peu d’êtres conscients dans l’Univers, donc peu d’événements effectifs. « Ce serait une image très étrange d’un univers physique « réel » que celle dans laquelle les objets évolueraient de manière totalement différente selon qu’ils seraient ou non vus, entendus ou touchés par l’un de ses habitants conscients ». Penrose écrit ces mots en pensant plus particulièrement à l’interprétation d’Eugen Wigner, mais celle-ci découle assez logiquement de l’interprétation orthodoxe. Voir de Roger Penrose, Les ombres de l’esprit. À la recherche d’une science de la conscience (Shadows of the Mind. A Search for the Missing Science of Consciousness, Oxford University Press, 1994; traduction de Christian Jeanmongin), Paris, InterÉditions, 1994, p. 318. 3

4 John von Neumann, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Princeton, Princeton University Press, 1955, Chap. VI: “The measuring process”. 4