Asymétrie, réduction et théorie quantique des champs - Une enquête philosophique – ARQ

La théorie quantique est l'une des théories scientifiques les plus fructueuses de l’histoire de l'humanité. Depuis son développement, elle a suscité un large intérêt philosophique, car sa structure conceptuelle semble remettre en question les perspectives traditionnelles sur la nature des théories scientifiques, l'explication scientifique et le rôle de l'observateur. La théorie quantique des champs (TQC), résultat central de la révolution quantique, constitue le socle des théories fondamentales en physique des particules et a inspiré des avancées majeures en physique de la matière condensée et en physique statistique. Malgré son succès empirique, elle concentre les principaux défis conceptuels de la théorie quantique. Les calculs de la TQC, notoirement complexes, conduisent es physiciens à employer diverses stratégies, telles que l'usage des théories effectives des champs (TE) ou les techniques de renormalisation, pour gérer cette complexité.
Ce projet s'articule autour de deux questions principales, l'une métaphysique et l'autre épistémologique : (RQ1) Quelles sont les implications métaphysiques des TE pour les relations inter-théoriques, la nature des lois physiques et la possibilité de phénomènes émergents en physique ? (RQ2) Comment interpréter le statut épistémologique des idéalisations mathématiques indispensables, telles que les infinités et la renormalisation, dans la TQC ?
L'objectif central de ce projet de philosophie des sciences est d'étudier la hiérarchie des niveaux d'explication au sein de la physique fondamentale. Pour ce faire, il est nécessaire d'examiner la manière dont la TQC atteint sa précision prédictive et d'analyser ses fondements conceptuels. L'hypothèse centrale de la recherche est que le théorème-a offre une nouvelle perspective profonde sur ces questions. Le théorème-a est un résultat récent en physique qui se concentre sur les transferts du groupe de renormalisation (GR) et permet de suivre l'évolution d'une théorie physique à travers des niveaux d'énergie. Cette hypothèse est poursuivie en raison du potentiel du théorème-a de révolutionner notre compréhension du fonctionnement de l'échelle des niveaux d'énergie en TQC et des phénomènes émergents. Le théorème révèle une perte irréversible de degrés de liberté le long des transferts du GR, suggérant une structure hiérarchique et asymétrique dans laquelle, par exemple, les descriptions à haute énergie contiennent plus d'informations que celles à basse énergie.
Ce projet sera le premier à examiner la portée philosophique de ces résultats, notamment la manière dont le théorème-a fournit un cadre rigoureux pour les grandes questions de la philosophie de la physique. Je soutiendrai que ce projet fournit une image de la TQC qui affirme l’indépendance explicative des TE, tout en remettant en cause les perspectives réductionnistes classiques. En outre, il sera argumenté que le théorème-a éclaire le fonctionnement de la procédure de renormalisation et rend évidente une conception anti-réductionniste du fonctionnement de la physique, où les lois physiques apparaissent comme dépendantes de l’échelle d'énergie.
À long terme, ce projet ambitionne d’articuler les débats sur l’émergence, la renormalisation et la hiérarchie des niveaux d'énergie en TQC avec ceux sur le réalisme scientifique, le statut des théories scientifiques et le rôle des structures mathématiques dans l’explication scientifique. Il contribuera à un cadre unificateur fondé sur trois axes : (1) une description asymptotique du réalisme scientifique, où les explications convergent hiérarchiquement vers la vérité ; (2) une critique des explications mécanistes en physique fondamentale, soulignant le rôle des contraintes structurelles ; (3) une approche pluraliste de l'explication scientifique, où différents niveaux conservent leur autonomie tout en étant structurellement contraints. Ce projet approfondira la compréhension de la TQC tout en renouvelant la perspective sur la connaissance scientifique.