Objet :    Re : Question sur la datation par l'âge
Date :     22 août 2006
Message-ID : ecdnb9$85b$1@skeeter.ucdavis.edu

AllanL a écrit :

[...]
> Un argument assez populaire qui se répète sans cesse sur divers
> forums est que ces méthodes nécessitent un taux de décomposition constant [...]

Permettez-moi de traiter uniquement cette partie (en empruntant largement à mes précédents posts sur le sujet...).

D'abord, la physique du désintégration radioactive est très bien comprise. Dans le cas de la désintégration alpha, le mécanisme sous-jacent simple est le tunneling mécanique quantique à travers une barrière de potentiel. Vous trouverez une explication simple dans tout manuel élémentaire de mécanique quantique ; par exemple, Principles of Quantum Mechanics d'Ohanian contient un bon exemple de désintégration alpha à la page 89. Le fait que le processus soit probabiliste et la dépendance exponentielle au temps, sont des conséquences directes de la mécanique quantique. (La dépendance au temps est un cas de la « règle d'or de Fermi » — voir, par exemple, la page 292 d'Ohanian.)

Le calcul exact des taux de désintégration est, bien sûr, nettement plus compliqué, car il nécessite une compréhension détaillée de la forme de la barrière de potentiel. En principe, cela peut être calculé à partir de la chromodynamique quantique, mais en pratique, le calcul est beaucoup trop complexe pour être réalisé à l'avenir proche. Il existe cependant des approximations fiables disponibles, et en outre, la forme du potentiel peut être mesurée expérimentalement.

Pour la désintégration bêta, la théorie fondamentale sous-jacente est différente ; on commence par la théorie électrofaible (pour laquelle Glashow, Weinberg et Salam ont remporté leur prix Nobel) plutôt que la chromodynamique quantique. Pour la désintégration gamma, on a encore besoin de la théorie électrofaible. Dans chaque cas, cependant, la physique sous-jacente est bien comprise.

Comme décrit ci-dessus, le processus de désintégration radioactive repose sur des propriétés fondamentales de la matière. En particulier, afin d'expliquer des âges isotopiques anciens sur une Terre jeune au moyen d'une désintégration accélérée, une augmentation de six à dix ordres de grandeur des taux de désintégration serait nécessaire.

Maintenant, les lois fondamentales de la physique, telles que nous les comprenons actuellement, dépendent d'environ 25 paramètres, tels que la constante de Planck h, la constante gravitationnelle de Newton G, et la masse et la charge de l'électron, et un changement dans les taux de désintégration radioactive nécessiterait un changement dans l'un ou plusieurs de ces constantes. L'idée que ces constantes pourraient changer au fil du temps n'est pas nouvelle, et n'est certainement pas limitée aux créationnistes. L'intérêt pour cette question a été stimulé par l'hypothèse des grands nombres de Dirac. Le « grand nombre » en question est le rapport entre la force électrique et la force gravitationnelle entre deux électrons, qui est d'environ 10^40 ; il n'y a pas d'explication évidente de pourquoi un tel nombre énorme devrait apparaître en physique. Dirac a souligné que ce nombre est presque le même que l'âge de l'Univers en unités atomiques, et a suggéré en 1937 que cette coïncidence pourrait être comprise si les constantes fondamentales -- en particulier, la constante gravitationnelle de Newton G -- variaient avec l'âge de l'Univers. Le rapport entre les interactions électromagnétiques et gravitationnelles serait alors grand simplement parce que l'Univers est vieux. Une telle variation se situe en dehors de la relativité générale ordinaire, mais peut être incorporée par une modification assez simple de la théorie. D'autres modèles, y compris la théorie de Brans-Dicke de la gravité et certaines versions de la théorie des supercordes, prédisent également des constantes physiques qui varient.

Pour être franc, les physiciens ne sont, pour la plupart, pas intéressés par les arguments créationnistes ridicules. Mais ils s'intéressent à des questions fondamentales, telles que savoir si les constantes ou les lois physiques changent au cours du temps — surtout si de tels changements sont proposés par un grand physicien comme Dirac. En conséquence, il y a eu beaucoup d'efforts expérimentaux pour rechercher de tels changements. Un bon (technique) résumé est donné par Sisterna et Vucetich, Physical Review D41 (1990) 1034 et Physical Review D44 (1991) 3096 ; une référence plus récente est Uzan, Reviews of Modern Physics 75 (2003) 403, disponible électroniquement à http://arxiv.org/abs/hep-ph/0205340. Parmi les phénomènes qu'ils examinent figurent :

• recherche de changements dans le rayon de Mercure, de la Lune et de Mars (ces changements seraient dus à des variations de l'intensité des interactions au sein des matériaux dont ils sont constitués) ;
• recherche de changements à long terme (« séculaires ») dans les orbites de la Lune et de la Terre — mesurés en observant des phénomènes aussi divers que les éclipses solaires anciennes et les motifs de croissance des coraux ;
• données de télémétrie pour la distance entre la Terre et Mars, utilisant les engins spatiaux Viking ;
• données sur le mouvement orbital d'un pulsar binaire PSR 1913+16 ;
• observations d'isotopes à longue durée de vie qui se désintègrent par désintégration bêta (Re 187, K 40, Rb 87) et comparaisons avec des isotopes qui se désintègrent par des mécanismes différents ;
• le réacteur nucléaire naturel d'Oklo (mentionné dans un autre message) ;
• recherches expérimentales de différences dans l'attraction gravitationnelle entre différents éléments (expériences du type Eötvös) ;
• raies d'absorption de quasars (structure fine et séparations hyperfines) ;
• recherches en laboratoire de changements dans la différence de masse entre le méson K0 et son antiparticule ;
• recherches de preuves géologiques de désintégrations « exotiques », telles que la double désintégration bêta de l'uranium 238 ou la désintégration de l'osmium en rhénium par émission d'électrons, qui sont impossibles avec les valeurs actuelles des constantes physiques fondamentales mais deviendraient possibles si celles-ci changeaient ;
• comparaisons en laboratoire d'horloges atomiques qui reposent sur des processus atomiques différents (par exemple, structure fine versus transitions hyperfines) ;
• analyse de l'effet de la variation des « constantes » sur la nucléosynthèse primordiale dans l'Univers très précoce.

Bien que cela ne soit pas évident, chacune de ces observations est sensible aux variations des constantes physiques qui contrôlent la désintégration radioactive. Par exemple, une modification de l'intensité des interactions faibles (qui régissent la désintégration bêta) aurait des effets différents sur l'énergie de liaison, et donc sur l'attraction gravitationnelle, des éléments différents. De même, de telles modifications de l'énergie de liaison affecteraient le mouvement orbital, tandis que (plus directement) des modifications des intensités d'interaction affecteraient les spectres que nous observons dans les étoiles lointaines.

Les observations constituent un mélange de tests de laboratoire très sensibles, qui ne remontent pas très loin dans le temps mais sont capables de détecter des changements extrêmement minimes, et d'observations astronomiques, qui sont quelque peu moins précises mais qui remontent dans le temps. (Rappelez-vous que les processus que nous observons dans une étoile située à un million d'années-lumière nous renseignent sur la physique d'il y a un million d'années.) Bien que toute observation individuelle soit sujette à des débats concernant sa méthodologie, les résultats combinés d'un si grand nombre de tests indépendants sont difficiles à contester.

Le résultat global est qu'aucun changement dans les constantes fondamentales n'a été observé, avec une précision d'environ une partie sur 10^11 par an. Il existe certaines revendications récentes et controversées concernant des preuves observationnelles de changements dans certaines constantes (notamment la « constante de structure fine ») dans l'Univers primitif, mais celles-ci sont infimes et auraient des effets minimaux sur les taux de désintégration radioactive.

Ainsi, l'idée que les taux de décadence puissent varier suffisamment pour avoir une différence significative sur les mesures des âges est écartée expérimentalement.

Steve Carlip

[Retour aux articles du mois de 2006]

Objet:    La défense d'un athée de la religion
Date:       15 août 2006
Message-ID: 1155662537.538859.306170@b28g2000cwb.googlegroups.com

[Peu de chances de contribuer ces jours-ci, mais j'ai eu quelques instants pour écrire et publier ceci sur mon blog, donc je pense que je vais le partager ici aussi, avec pour objectif (comme toujours) de susciter, et éventuellement de voler, les idées d'autres personnes.]

La défense d'un athée de la religion

Un argument que j'ai souvent avancé et auquel je continue de croire est que la protection de la biologie contre les assauts du créationnisme et de ses descendants (« le dessein intelligent » par exemple) sera réalisée principalement grâce aux efforts de ces individus religieux qui comprennent et font valoir la coexistence pacifique de la foi et de la science.

Il m'a semblé que les théistes (en particulier les scientifiques théistes) ont plus tendance à réfléchir en profondeur aux limites de la science et de la religion et à comprendre avec une clarté particulière les limitations que chacune implique concernant sa capacité à commenter l'autre. Cela est compréhensible compte tenu des intérêts en jeu inhérents. Ce sont également ces individus qui, grâce à leur expérience de la foi, ont le prestige nécessaire pour attirer l'attention de ceux qui sont plus fondamentalistes et qui rejetteraient des sources moins bienveillantes.

Ainsi, j'ai à de nombreuses reprises invoqué des noms tels que Francisco Ayala et Kenneth Miller en tant qu'autorités crédibles pour une enquête honnête d'un anti-évolutionniste. En citant ces individus comme des ressources utiles, j'ai également suggéré qu'il serait utile pour la défense de la science que des personnes comme eux se fassent entendre plus fréquemment et avec plus de force. Les théistes défendant la science donnent un exemple puissant.

En effet, un événement récent m'a convaincu que la proposition inverse est également vraie. Il serait probablement tout aussi positif pour les athées de défendre la valeur de la religion. Tout comme les scientifiques théistes peuvent accepter que la science offre beaucoup au monde sans sacrifier leur foi, je crois également que la religion peut apporter une contribution positive à la condition humaine tout en maintenant ma confiance inébranlable dans la méthodologie scientifique.

Permettez-moi de commencer par préciser ce que j'entends lorsque je dis que je suis athée. J'utilise ce mot en toute conscience du fait que pour certains, il suscite des connotations négatives. Je suis prêt à vivre avec ces préjugés malheureux, cependant, car je préfère ne pas accepter l'image intellectuellement inerte (injuste à l'égard de toute évidence) qui accompagne l'étiquette - agnostique. Comme je l'applique à moi-même, alors, la désignation athée signifie que, sur la base des preuves à ma disposition, je ne trouve aucune raison de croire en une divinité de quelque sorte que ce soit.

Une conversation avec un croyant avec qui j'ai récemment travaillé m'a clairement fait comprendre qu'il avait interprété mon athéisme avoué comme une foi active dans la non-existence des divinités. J'ai déduit cela non pas parce que le sentiment était explicitement communiqué, mais plutôt à cause de ses sincères excuses envers moi après avoir exprimé une notion religieuse dans le contexte de notre entretien. En essence, il a réalisé qu'il avait dit quelque chose qui (il pensait) pourrait me blesser.

Bien sûr, je lui ai immédiatement assuré que je n'avais pas pris offense et que c'était un sujet que j'appréciais tout particulièrement. Il m'est alors venu à l'esprit que le même double bénéfice réalisé par les déclarations publiques des scientifiques théistes - à savoir la réassurance que la science et la religion peuvent être compatibles, ainsi qu'une meilleure compréhension des limites de l'une et de l'autre - pourrait être tout aussi bien soutenu par des non-théistes s'exprimant en défense de la religion.

Pour les mêmes raisons pour lesquelles les scientifiques croyants ne sont pas tourmentés par une dissonance cognitive, je suis en mesure d'affirmer que la religion peut être une entreprise humaine viable et précieuse. Les limites épistémiques des deux « façons de connaître » excluent toute contradiction fondamentale. La science est une méthode. C'est un outil opérationnel pour découvrir la réalité naturelle. En tant que telle, elle est limitée dans son champ d'application. La science ne peut commenter que ce qui peut être observé et mesuré. Il n'existe aucune capacité opérationnelle au sein de la méthodologie scientifique pour évaluer, encore moins rejeter, des idées extra-naturelles. Et comme la science ne peut jamais être complète, elle ne peut jamais exclure les possibilités extra-naturelles.

La théologie, dans la mesure où elle repose sur le surnaturel, traite substantiellement de la morale et du message. Elle aborde les préoccupations humaines compréhensibles concernant la nature de leur existence et, quelle que soit la mesure dans laquelle le message est étayé par des preuves ou logiquement soutenu, est capable d'offrir réconfort et orientation à ceux qui en ont besoin. D'un autre côté, lorsque la théologie propose d'émettre des déclarations sur la nature, ce que seule la science est configurée pour traiter efficacement, elle doit être prête à céder du terrain. La croyance en une chose ne peut jamais suffire à démontrer sa factualité.

La science et la religion opèrent dans des sphères d'influence différentes. Lorsqu'elles se rencontrent, comme elles le font de temps à autre, en collision ou en confluence, c'est à cause des préjugés et des malentendus des humains, et non d'une compatibilité ou d'une contradiction inhérente.

En défendant la religion sous un angle moins philosophique, il me semble clair qu'une chose que nous, athées ou théistes, ne voulons pas, c'est qu'une vaste population d'êtres humains imparfaits et faillibles (ce que nous sommes tous) qui croit ne pouvoir agir de manière éthique sans religion, tente de le faire. La dernière chose dont nous avons besoin, c'est d'un groupe de personnes qui croient n'avoir pas de boussole morale interne et qui se promènent sans leur boussole externe.

En tant qu'athées ou agnostiques, nous pouvons penser qu'un croyant est dans l'erreur en acceptant des choses invisibles, mais nous devons reconnaître que la science, par définition, ne traite pas de l'ensemble des choses invisibles et, par conséquent, ne les infirme en aucune façon.

Si l'on accepte les méthodes de la science, on accepte que la connaissance est provisoire – que l'on peut se tromper. Si l'on peut se tromper, même sur quelque chose d'aussi apparemment fantaisiste qu'un dieu, alors la croyance en un dieu existe comme une alternative intellectuelle vivante à la philosophie provisoire d'un athée. Une acceptation, voire une défense vigoureuse de cette alternative vivante, témoigne à la fois de la confiance intellectuelle à intégrer et à considérer des idées antithétiques aux siennes, et d'une ouverture à un univers qui ne sera jamais entièrement connu.

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