Philosophie de la physique

La philosophie de la physique peut être comprise comme une branche de la philosophie des sciences ou de la philosophie naturelle, et donc de l’ontologie, et traite des problèmes philosophiques soulevés par les théories de la physique moderne ainsi que des fondements conceptuels de ces théories.

Problèmes d’interprétation des théories physiques

Les domaines de la philosophie de la physique incluent l’interprétation des théories physiques en ce qui concerne leurs présuppositions ou implications ontologiques: si une certaine théorie physique décrit bien notre monde, il s’ensuit, au moins pour les réalistes épistémologiques, que ces théories fournissent des informations sur la structure de la réalité. L’interprétation et la reconstruction rationnelle de la mécanique classique des particules (newtonienne) posent déjà des problèmes. Les problèmes d’interprétation de la physique statistique, de la mécanique quantique et de la relativité sont encore plus compliqués.

Thermodynamique

Par exemple, plusieurs tentatives ont été faites pour attribuer la directionnalité du temps à la directionnalité des processus physiques. En effet, tous les phénomènes physiques ne sont pas invariants à l’inversion du temps (c’est-à-dire que les équations qui les régissent permettent le processus dans la direction opposée, comme cela peut être modélisé simplement en inversant le signe du paramètre de temps). La thermodynamique, par exemple, exige que l’entropie reste la même ou augmente avec le temps. Cependant, puisque les processus thermodynamiques sont finalement réalisés par les plus petites particules, pour lesquelles les lois invariantes d’inversion de temps de la mécanique classique des particules s’appliquent réellement, la relation entre les deux théories doit être expliquée. Boltzmann a tenté de trouver une solution à ce problème au XIXe siècle. Les théoriciens d’aujourd’hui conviennent généralement que son explication est erronée, mais diagnostiquent parfois cette erreur différemment.

Théorie de la relativité

La théorie de la relativité spéciale pose également des problèmes pour la philosophie de l’époque. Parce que la relativité de la simultanéité qu’elle exige est en contradiction avec certaines théories métaphysiques sur la nature de la causalité et de la modalité (par exemple, un univers modalement logique et dynamique avec fractionnement des possibilités non réalisées, comme suggéré par Storrs McCall, Michael Tooley et d’autres métaphysiciens).

Mécanique quantique

Dans le cas de la mécanique quantique, un problème majeur des tentatives d’interprétation est de savoir comment le développement temporel des valeurs d’état est lié au processus de mesure. Le premier est déterministe, mais les résultats du second ne peuvent être prédits que de manière stochastique. On dit généralement que (dans la plupart des cas) l’état réel du système est un état dit de superposition, qui est réduit à un état unique pendant la mesure, avec une probabilité qui peut être spécifiée par la règle de Born. Le réaliste scientifique doit maintenant expliquer ce qui correspond en réalité à un tel état superposé. Une grande variété de réponses suggérées existe pour cela. Alternativement, différentes interprétations anti-réalistes ont été proposées. Il est également controversé de savoir comment exactement ce qui constitue un processus de mesure peut être caractérisé en langage physique ou ontologique.

En outre, plusieurs interprétations réalistes possibles, qui ont été discutées en particulier dans le débat sur l’effet EPR, ne semblent pas compatibles avec les vues classiques de la nature (cause locale) de la causalité.

Problèmes métaphysiques

Puisque la théorie générale de la relativité en particulier est la base des modèles cosmologiques modernes, la philosophie de l’espace-temps ou de la relativité est dans certains domaines fortement liée à la cosmologie.

Ces problèmes d’interprétation sont pour la plupart étroitement liés à l’intérêt pour les questions métaphysiques concernant la nature de l’espace, du temps et de la causalité ainsi que les constituants de la réalité. Pour ce dernier sujet, la controverse fondamentale est de savoir si les termes théoriques, c’est-à-dire le vocabulaire qui sont au cœur de la formulation d’une théorie, comme « atome », vont en soi de pair avec l’hypothèse que quelque chose leur correspond en réalité. Beaucoup de réalistes épistémologiques l’exigent, les anti-réalistes, y compris en particulier l’opérationalisme classique (tel que développé par Percy Williams Bridgman) le nient. Le réaliste épistémologique moderne semble alors devoir inclure non seulement des atomes dans son ontologie, mais aussi des quanta et des champs; Il doit également expliquer les transformations (apparentes) de la « matière » à « l’énergie » et vice versa.

Problèmes épistémologiques

Comme la mécanique quantique, en particulier dans certaines interprétations anti-réalistes, la relativité restreinte soulève également des questions épistémologiques.

Problèmes épistémologiques généraux

Déterminisme

Relativement indépendamment des problèmes d’interprétation des théories physiques, les questions sur la nature générale des lois physiques relèvent également de la philosophie de la physique. Puisque la physique moderne ne peut faire des déclarations statistiques que dans certains domaines, la validité régionale ou générale du déterminisme est particulièrement controversée. Parfois, certains philosophes essaient de combiner cette discussion avec des questions sur le libre arbitre (parfois aussi sur la prescience divine). Dans de nombreux cas, les tentatives de sauvetage du libre arbitre sont considérées d’un œil critique par les théoriciens de la science.