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Marc Henneaux ou la physique théorique et mathématique à l’honneur : une recherche du fondamental ?

Dès le premier abord, on ne peut s’empêcher, afin de décrire le personnage, de reprendre, mais à son propre compte cette fois, le titre du colloque qui avait été organisé à l’occasion des 60 ans de ce physicien de haut vol qu’est à tout le moins Marc Henneaux : ‘Le charme discret de la symétrie’. Tout, en effet, le confirme, la gentillesse à tout moment, la réelle modestie, l’équilibre intellectuel et la simplicité toujours de mise de ce scientifique dont la discrétion tout en nuance ne saurait éclipser à la fois l’émerveillement qu’il manifeste pour la recherche fondamentale et les découvertes qu’il ne manque pas de faire dans son domaine de prédilection qu’est la physique théorique et mathématique.

Les prix et les titres sont impressionnants, quoi qu’en dise le chercheur, voyez plutôt : membre de l’Académie royale de Belgique depuis 2004, dans la Classe des Sciences, professeur à l'Université libre de Bruxelles, directeur des Instituts Internationaux de Physique et de Chimie, fondés par E. Solvay et, tout récemment mis à l’honneur, lauréat du Prix quinquennal du F.N.R.S. De Leeuw-Damry-Bourlart en Sciences exactes fondamentales pour la période 2011/2015. Ce découvreur de très haut niveau, fait « Baron » en 2015 par Philippe, Roi des Belges, avait déjà reçu, entre autres prix prestigieux dont le titre de Docteur Honoris Causa de l’Université de Craiova en 2010, le prix Bogoliubov en 2015, le Prix Francqui en 2000 et le prix Théophile De Donder en 1984. Outre de nombreuses publications, Marc Henneaux est co-auteur avec Claudio Teiltelboim de l’ouvrage Quantization of gauge system (Princeton University Press) en 1992.

Ses recherches portent sur l’étude des modèles théoriques qui décrivent les interactions physiques fondamentales (électromagnétisme, forces nucléaires faibles et fortes, gravitation), avec un intérêt marqué pour leurs symétries.
Marc Henneaux nous a reçu avec toute la douceur et l’humilité d’un grand monsieur, de celui qui ne cesse d’être en recherche de l’unité de la nature dans une physique qui en dise la rationalité. Une recherche du fondamental ?


Avec une carrière, il faut bien le dire, aussi brillante, comment en arrive-t-on à se passionner à un point tel pour la physique théorique et mathématique ? Bref, comment devient-on Marc Henneaux ?


C’est difficile à dire et à objectiver ! J’ai eu la chance de naître dans une famille et un milieu d’intellectuels. Mon père était médecin et ma mère professeur d’histoire au Lycée. Mes grands-parents maternels étaient peintres, intéressés par l’art comme par les questions scientifiques. La connaissance a donc toujours été une valeur essentielle. Je suis né là-dedans, si je puis dire ! J’ai aussi eu la chance d’avoir à l’Athénée de Morlanwez des professeurs de physique et de mathématique qui m’ont marqué avec des personnalités intéressantes, hors des sentiers battus. Ils m’ont tellement enthousiasmé que je suis entré à l’Université en voulant devenir professeur d’Athénée. J’ai du reste hésité entre physique et mathématique. Ce qui m’a attiré vers la physique, c’est que j’étais impressionné par le fait que les mathématiques pouvaient décrire le monde physique et naturel que nous voyons. Et que ce monde soit intelligible en termes mathématiques est quelque chose qui m’a fortement séduit. Pourquoi, dans le fond, les mathématiques fonctionnaient si bien pour décrire la nature ? Avec le verdict de la nature et de l’expérience ! À l’Université, j’ai également trouvé des professeurs enthousiasmants qui m’ont proposé de faire une thèse de doctorat. Et, très vite, l’idée de faire de la recherche s’est imposée et a complété celle d’enseigner.

Y avait-il derrière tout cela le désir de découvrir, par la recherche fondamentale, le fondamental ?

Tout d’abord, une grande curiosité. Une volonté de comprendre les choses, surtout lorsqu’il y a contradiction entre les théories, en essayant d’aller au-delà. Quel est le cadre qui pourrait rendre de manière cohérente et intelligible des phénomènes que l’on ne comprend pas bien ? Aussi une certaine sensibilité à la simplicité et à la beauté des théories. Que les équations de la physique soient belles peut sembler curieux, mais la dimension esthétique et la puissance extraordinaire que peuvent avoir quelques idées simples, cela fait partie de la beauté ! Ce sont des choses auxquelles j’ai été sensible très rapidement.

Avez-vous le sentiment que la nature vous résiste malgré l’intelligibilité mathématique que l’on peut en avoir ?

On peut certainement éclairer davantage la nature complexe. Ce qui ne veut pas dire qu’elle résiste ! Je dirais plutôt que toute connaissance pose de nouvelles questions que l’on ne pouvait pas se poser avant. Quelqu’un a dit que le premier produit d’une nouvelle connaissance, c’est une nouvelle ignorance. C’est très juste ! La nature ne résiste pas mais le nombre de questions que l’on peut se poser est probablement illimité.

Oui, avec cette énigme fondamentale que les lois changent ! Alors, qu’en est-il de la nature ? Seraient-ce des lois de notre esprit, puisqu’il y a historicité des lois de la physique ?

Je pense, et j’en suis même convaincu, qu’une certaine objectivité existe dans les lois de la physique, avec une certaine continuité dans ces lois. Par exemple la théorie d’Einstein, qui rend compatible la gravitation avec le principe de relativité, a dépassé Newton. Mais, cela ne veut pas dire que les théories de Newton soient complètement fausses. Elles sont une approximation des équations d’Einstein. Celles de Newton sont correctes pour la vie de tous les jours mais dans certains autres régimes, elles ne fonctionnent pas. Einstein a réalisé une révolution conceptuelle mais qui n’a pas mis Newton à la poubelle. Au contraire, cela a montré les limites de ses théories.

Vous avez dit que vos « travaux concernent un des grands défis de la physique actuelle : réconcilier ces deux grandes révolutions de la physique du XXe siècle que sont la mécanique quantique et la théorie de la gravitation d’Einstein ». Cette réconciliation passe-t-elle par une unification entre les théories de l’infiniment petit et celles de l’infiniment grand ?

Effectivement, ce sont deux grands piliers de la physique moderne. D’une part, la mécanique quantique (l’infiniment petit, le monde des molécules, des atomes et des particules subatomiques) et, d’autre part, la théorie d’Einstein (l’infiniment grand) qui s’applique essentiellement à l’échelle macroscopique et en particulier à l’univers. On n’a jamais réussi à rendre cette dernière, la gravitation, compatible avec les principes de la mécanique quantique. Dans la vie pratique, cela n’est pas très grave car les échelles sont fort différentes. Mais néanmoins subsiste un problème conceptuel avec deux théories contradictoires. C’est cela qui m’intéresse ! Avec des applications, observationnelles, pour les débuts de l’univers, le bigbang. Lors de la « naissance » de l’univers l’infiniment petit et l’infiniment grand se rejoignent. Si, donc, on veut vraiment comprendre les premiers instants de l’univers, et aussi les trous noirs (objets très denses dont rien ne s’échappe, même pas la lumière), il faut utiliser à la fois les principes de la mécanique quantique et la théorie d’Einstein de la gravitation. Mais, pour le moment, ces deux théories sont incompatibles. On est face à un problème !

N’est-ce pas, en définitive, l’objet essentiel de vos recherches ?

Oui, mais je ne suis pas le seul ! En effet, j’essaye de rendre compatible ces deux grandes théories. Pour cela, on a le sentiment qu’il faudra une nouvelle révolution conceptuelle qui va aller au-delà de la théorie d’Einstein, qui a un domaine d’application limité. Ce qu’a montré aussi la physique du XXe siècle, c’est que les principes de symétries étaient extrêmement puissants. Les symétries dictent même parfois les théories. Il existe un lien très étroit et fort entre les principes de symétries des équations et ces équations elles-mêmes. Nous n’avons actuellement pas la bonne formulation de la gravitation. Pour la construire, un guide peut ainsi être donné par des principes de symétries.

C’est ‘le charme discret de la symétrie’, pour reprendre le titre du colloque international à l’occasion de vos 60 ans ! Aussi, vous avez déclaré que le Prix quinquennal du F.N.R.S., reçu tout récemment, est une grande joie pour vous et une consécration pour la recherche fondamentale. Mais que nous apporte concrètement une telle recherche dont on ne perçoit pas toujours l’importance ?

Oui, une très belle reconnaissance. Une grande joie et un grand plaisir à titre individuel. Mais, dans la mesure où ce prix reconnaît les travaux en sciences fondamentales, c’est une prise de conscience fort importante à cet égard. Sciences fondamentales qui se situent en amont de toutes les applications scientifiques que nous connaissons.

Pensez-vous au Prix Nobel ?

C’est une autre catégorie. Il ne faut pas rêver !

Quels sont vos projets pour les années à venir ? Une unification des forces fondamentales ?

Réaliser une synthèse cohérente de toutes les forces ! Plus modestement, je dirais qu’on ne travaille pas en se disant cela. On essaye de mieux comprendre. Apporter de nouvelles briques à l’édifice à travers des questions plus précises et limitées. Chacune étant importante. Arrivera-t-on vraiment à faire un pas de géant ? C’est difficile à prédire. Peut-être un jeune, avec une imagination plus libre, moins ‘polluée’, va-t-il trouver la bonne manière de voir les choses ? Je pense que l’on prend un certain plaisir à élargir le champ des connaissances. Cela apporte une satisfaction en soi. On voit le problème, on voit vers où aller ! Mais quelle est la bonne piste ? On ne sait pas ! Plusieurs idées existent dont la théorie des cordes, fascinante, avec une très grande cohérence interne, qui unifie toutes les forces fondamentales. Est-ce la bonne théorie ?

Vous avez souvent mis l’accent sur l’émerveillement et l’enthousiasme que procure la compréhension des lois fondamentales. Mais, les jeunes ne se désintéressent-ils pas de la recherche fondamentale ?

Non, il y a une bonne relève. Même si nous constatons un désintérêt de la part des jeunes pour les sciences, il reste toujours un nombre de jeunes fascinés par la recherche, et qui ont cette vocation. Je suis très confiant. C’est important pour moi d’être entouré par ces jeunes. C’est même parfois eux qui indiquent des pistes…

Sans être indiscret, en physique théorique et mathématique, comment viennent les idées ?

C’est imprévisible ! Dans la voiture, dans les embouteillages ! Il y a tout un aspect intuitif et de création. Cet acte créatif est compliqué. Après, il faut faire les calculs afin de voir si l’idée était bonne. Le cerveau ne s’arrête jamais de travailler. On peut faire un grand parallèle avec l’art. C’est un acte profondément individuel, même si c’est important de pouvoir échanger avec les autres qui nourrissent la réflexion.

Propos recueillis par Robert Alexander

Quelques orientations :

On peut utilement se référer à la page personnelle de Marc Henneaux, afin d’en savoir davantage, sur le site de l’Institut Solvay où vous trouverez, notamment, les nombreuses publications scientifiques de Marc Henneaux : www.solvayinstitutes.be/html/marc.html

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