Je regarde d’abord cet anneau bleu fascinant. Il inscrit une sphère qui contient le mouvement. Certains artistes comme Fabienne Verdier m’étonnent profondément. C’est d’abord un étonnement de physicien. Comment distingue-t-elle, seule sur son chemin de création artistique, l’importance de cette symétrie en lien avec le mouvement dans cet espace vide ? Je ne sais pas. J’ai découvert, jeune chercheur, c’est à dire appris de collègues, lors d’échanges qui m’ont marqué, la place essentielle des symétries dans notre description du réel, de ses transformations et des mouvements.

La physique a étudié les symétries pour en faire un véhicule d’exploration d’une puissance inouïe. L’interaction gravitationnelle a la propriété d’être exactement la même dans toutes les directions de l’espace. Les planètes et les étoiles sont sphériques. Les symétries sont à l’œuvre depuis la croissance des cristaux avec leurs facettes si étonnantes, jusqu’à la forme des planètes, mais aussi, dans des versions plus abstraites, en relativité et en physique des particules. L’étude des changements spontanés de symétrie, leurs « brisures », ont été des outils au cœur de nombreuses découvertes du XX^e siècle, Boson de Higgs au premier rang.

Les symétries en physique quantique

En observant ce tableau, un cheminement scientifique s’installe dans mon esprit. L’état d’un électron est décrit par des nombres quantiques. Ce « saut quantique » dans notre compréhension date de Niels Bohr, prix Nobel 1922. Ce saut n’a qu’un petit siècle, qui a ouvert la voie à une description cohérente d’un atome stable !

Selon qu’un électron est confiné dans une région de l’espace par l’attraction d’un noyau atomique ou par une nanoboîte quantique en semi-conducteur de forme cubique (ça existe vraiment !), les nombres quantiques caractéristiques de l’état électronique ne sont pas les mêmes. La structure des états électroniques dépend de la symétrie du problème. Et une boîte de chaussure et un ballon de football n’ont pas la même symétrie.

En physique quantique, le mouvement sans la trajectoire

Pour arriver à cette description de l’état quantique d’un électron, on a dû abandonner la notion même de trajectoire dans l’espace. Périodiquement, on pose cette question sous forme de jeu : quelle est la liste des 10 expériences les plus importantes de la physique ?

On se retrouve à chercher comment dépasser des questions comme : « Et donc un électron doit passer par deux trous bien séparés en même temps ? » Pour y faire face en physicien, la conférence du physicien Philippe Grangier sur ce type d’expériences réalisées « pour de vrai » avec des photons uniques est un grand moment.

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Philippe Grangier a commencé sa carrière en étant un des physiciens qui a participé aux expériences de mécanique quantique qui ont valu à Alain Aspect le prix Nobel cette année. La manipulation d’une particule quantique unique, ici un photon, décrite ici vient à la suite de ces travaux.

L’expérience dite des trous d’Young réalisée particule par particule conduit à ce type d’interrogations. Elle se retrouve presque toujours dans ce top 10. Qu’elle soit faite avec des électrons, des neutrons, des photons ou tout autre objet quantique, le résultat expérimental est sans appel : l’abandon radical de la notion même de trajectoire au sens classique, pourtant si familière. À travers des concepts fondamentaux qui lui sont attachés, l’énergie cinétique, la quantité de mouvement, associés à des lois de conservation ancrées sur des symétries fondamentales de l’espace-temps, le mouvement, lui, demeure. Mais sans trajectoire. Cet abandon peut être un choc terrible, et même pour l’étudiant en physique. L’est-il pour Fabienne Verdier ? À contempler son œuvre, je ne le pense pas, et cela me sidère.

Les lois de conservation et les transformations du mouvement

Je regarde le tableau de Fabienne Verdier : si le halo bleu découvre l’importance de la symétrie, les traces claires au centre manifestent le mouvement à l’intérieur. Le mouvement de… eh bien le mouvement de rien en fait.

J’avais été frappé par l’affiche de Fabienne Verdier pour le tournoi de tennis de Roland Garros en 2018. Sur un fond couleur « terre battue », on peut évidemment voir une balle avec une trace associée qui souligne sa trajectoire et sa vitesse. À ceci près qu’il n’y a pas de balle dans cette affiche. On peut décider de la voir mais elle n’y est pas représentée. Au tennis bougent la balle, les raquettes, les joueurs et même le public. Qui peut dire lequel de ces mouvements Fabienne Verdier nous donne ici à vivre ? Tous, peut-être ?

L’amnésie et la cécité de celui qui sait

La physique et son formalisme sont tellement puissants, d’une précision si redoutable que lorsque j’enseigne, j’oublie. Je souffre de l’amnésie de celui qui est déterminé par une connaissance chèrement acquise. Le boulier de Newton est une star de la mécanique classique.

On l’achète aussi sur Internet pour s’amuser. Il est une expérience centrale pour explorer avec les étudiants la conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement. Avant toute chose, avant ce déploiement de force, Fabienne Verdier vient me rappeler de simplement regarder : une bille s’arrête brutalement en tapant, et une autre part, avec exactement le même mouvement. Le mouvement est passé de la première boule à la dernière. Aucune des deux n’a changé. Seul le mouvement est passé. Avec ce tableau, avec l’affiche de Roland-Garros, en fait avec beaucoup de ses œuvres, Fabienne Verdier, seule, par sa création unique et singulière, par ce chemin sensible, part de la perception, approfondit et interroge le mouvement : des choses bougent autour de nous et interagissent, mais n’est-ce pas d’abord le mouvement qui se manifeste ainsi à travers ces objets ? Un mouvement permanent, universel et fondamental.

Le sourire d’Étienne Klein

Dans une vidéo publiée sur Universcience, Étienne Klein parle de E= mc2, de son application à des expériences faites au CERN. Deux particules avec des vitesses proches de celle de la lumière sont conduites à une collision frontale.

Et Étienne Klein de décrire :

« Cette collision provoque l’apparition d’un très grand nombre de particules. Quand on mesure la masse totale de toutes les particules qui sont créées par la collision, et qu’on la compare à la masse des particules incidentes, on trouve beaucoup plus. Jusqu’à 200 000 fois plus. Comment comprendre ? En disant que l’énergie cinétique des particules incidentes, l’énergie qu’elles doivent à leur mouvement, s’est matérialisée. L’énergie cinétique s’est transformée en masse, en nouvelle particule, créée lors de la collision. On a là une situation extraordinaire dans laquelle les propriétés d’un objet, en l’occurrence la vitesse d’une particule, est capable de se transformer en objet, c’est-à-dire une autre particule. »

Il conclut avec un sourire malicieux :

« Ça devrait intéresser les philosophes que vous êtes. »

En tous cas, du côté de la physique, pas de surprise. Description complète et parfaite. Le formalisme de la relativité et les lois de conservation sont ici implacables. Ils sont un point d’appui sans faille. Et la peintre Fabienne Verdier doit apprécier : « Comment comprendre ? En disant que… l’énergie qu’elles doivent à leur mouvement, s’est matérialisée. ».

Rencontrer l’expérience du mouvement de Fabienne Verdier

Je n’ai trouvé mieux que m’équiper en scientifique pour essayer d’approcher l’expérience du mouvement de l’artiste Fabienne Verdier, l’approche sensible et contingente qu’elle nous en propose en particulier dans ce tableau. Les choses autour de nous sont en mouvement. Nous voyons le mouvement de ces choses mais n’est-il pas extraordinaire de considérer que ces choses manifestent un mouvement présent pour lui-même, temporairement propriété de ces objets, mais qui passe de l’un à l’autre, et peut même se fondre dans la complexité du réel, et finalement ne jamais vraiment disparaître…

À partir de mondes différents, chacun peut s’équiper librement, pour rencontrer l’œuvre de Fabienne Verdier. Le lexicographe et linguiste Alain Rey le montre, dans un petit livre intitulé « Sur le motif ». Il le fait évidemment par les mots. D’abord, avec le verbe latin « movere », il explore l’étymologie de « motif ». Movere conduit simultanément en français à mouvement et à émotion. Ensuite, il conclut :

« Il n’y a pas de musique sans temporalité, c’est évident, alors que pour la peinture, il y a une illusion de non-temporalité : une fois que la peinture est finie, on la regarde, on a l’impression que c’est un objet statique. Or ce n’est pas un objet, c’est un motif, c’est un mouvement. »

L’exposition Fabienne Verdier, le chant des étoiles se tient au musée Unterlinden de Colmar jusqu’au 27 mars 2023.

Joël Chevrier, Professeur de physique, Université Grenoble Alpes (UGA)

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.