Ce qui donne du sens à la vie d'un physicien

Quand j'ai demandé à un expérimentateur qui a recherché pendant trois décennies des particules massives à faible interaction en tant que matière noire insaisissable et ne les a pas trouvées, "combien de temps allez-vous continuer?", Il a répondu: "tant que je suis financé."

Pour moi, ce n'était pas une réponse satisfaisante. Nous vivons peu de temps et nous ferions mieux de le dépenser judicieusement afin qu'à la fin de notre vie, nous sentions que nous avons apporté une contribution significative au monde. Éliminer quelque chose qui n'existe pas pendant toute une carrière scientifique n'est pas aussi gratifiant que de trouver quelque chose de nouveau qui existe réellement.

Ce sujet a été abordé lors d'une session de questions-réponses que j'ai eue avec quelques dizaines d'étudiants du département de physique et d'astronomie de Tufts University après le colloque en personne que j'y ai donné hier. Un des étudiants a demandé : « Qu'est-ce qui constituerait une bonne stratégie pour choisir un sujet de recherche pour un doctorat ? Mon conseil était de sélectionner un sujet dans lequel les connaissances scientifiques évoluent rapidement ou ont le potentiel de progresser prochainement. Ces caractéristiques marquent un vaste territoire inexploré, une « route non empruntée » selon les mots de Robert Frost – où les fruits à portée de main n'ont pas été ramassés par les prédécesseurs.

Les physiciens engagés dans la mécanique quantique à ses débuts il y a un siècle ont fait des découvertes fondamentales. Par exemple, dans une thèse de doctorat de 70 pages rédigée en 1924, Louis de Broglie a fait la découverte fondamentale de la dualité onde-particule en physique quantique et a remporté le prix Nobel en 1927.

Il est hautement improbable que Louis de Broglie, Niels Bohr , Max Born , Werner Heisenberg , Wolfgang Pauli , Erwin Schrödinger et Paul Dirac aient été bien plus talentueux que les générations de physiciens qui ont suivi leurs traces. Mais des décennies plus tard, les fruits restants de la connaissance quantique ont été laissés en hauteur sur les branches les plus hautes et difficiles à atteindre.

Il en va de même pour l' histoire des accélérateurs de particules . Le cyclotron développé par EO Lawrence a été le premier à produire, identifier et étudier les mésons en 1948, une étude qui a conduit à des développements majeurs dans notre compréhension de la physique nucléaire et à la découverte des éléments fondamentaux des quarks et des gluons dans la chromodynamique quantique. Un demi-siècle plus tard, l'investissement de dix milliards de dollars dans le Large Hadron Collider n'était pas aussi révolutionnaire et confirmait principalement l'existence du boson de Higgs jusqu'à présent.

Certains domaines de recherche restent impopulaires jusqu'à ce qu'ils soient légitimés par une découverte expérimentale majeure. Les exemples incluent la recherche d'exoplanètes par vitesse radiale ou techniques de transit, qui a été suggérée dans un article de 2 pages par Otto Struve 1952, mais n'est devenue populaire qu'en 1995 après la première identification d'une planète autour d'une étoile semblable au Soleil, 51 Pegasi, par Michel Mayor et son doctorant, Didier Queloz , pour lequel ils ont reçu le prix Nobel de physique en 2019 . Il en va de même pour l'astrophysique des ondes gravitationnelles , qui est devenue un domaine de recherche courant après la découverte de la première source d'ondes gravitationnelles GW150914.par la collaboration LIGO en 2015, pour laquelle le prix Nobel de physique a été décerné en 2018 .

Aujourd'hui, une brève note de recherche dans l'esprit de l'article de Struve - indiquant une nouvelle voie de découverte, aurait probablement été bloquée par les modérateurs de l' arXiv et jamais publiée là-bas. L'argument des modérateurs serait que la note n'est pas assez étendue pour être substantielle, car elle suit des extrapolations triviales de ce qui est connu dans les systèmes stellaires binaires.

En revanche, la leçon la plus importante à tirer de l'histoire de la physique est d'éviter les domaines où peu de progrès ont été réalisés dans l'avancement de nos connaissances scientifiques sur la réalité pendant de nombreuses décennies. Cela inclut les frontières de la physique théorique qui sont fondées sur des concepts qui n'ont pas reçu de confirmation expérimentale depuis plus d'un demi-siècle. Cette échelle de temps du « demi-siècle » est fondamentale dans ce contexte, car elle représente la période d'activité typique d'un physicien et reflète le risque de consacrer une carrière complète à un programme de recherche qui ne débouche pas sur la découverte d'une nouvelle facette de la réalité.

Le monde des idées est bien plus grand que le monde réel dans lequel une petite minorité de ces possibilités sont réalisées. La tâche d'un mathématicien est plus simple que celle d'un physicien parce que les idées mathématiques n'ont pas besoin de résister à l'examen des preuves expérimentales pour savoir si elles décrivent la réalité.

Les choix les plus conséquents dans la vie impliquent de prendre des risques car les résultats sont incertains jusqu'à ce que nous les explorions. Et au moment où nous les explorons, tout temps perdu ne peut être consacré à de meilleures options. Alors, que fait un physicien pour avoir une carrière qui a du sens ? Concentrez-vous sur les frontières avec de nouvelles données inexpliquées et passionnantes et prenez des risques pour tenter de les faire avancer. Explorer l'inconnu rend la vie significative et amusante.

Est-ce que je m'attends à ce que la plupart des étudiants qui ont assisté au Q&A après mon colloque suivent ce conseil ? Non, je ne suis pas si naïf. La plupart suivront les tendances populaires qui offrent les meilleures perspectives d'emplois postdoctoraux et universitaires plus tard. Ces domaines de recherche privilégiés ont été creusés par des mentors seniors qui ont fondé leur prestige sur les sentiers battus, même si ce chemin n'a pas révélé de fruits à portée de main pendant des décennies. La valeur sûre pour les jeunes scientifiques est d'impressionner leurs pairs en suivant la mode. Cela offre le confort d'une large communauté de collègues qui se réunissent régulièrement dans les couloirs du monde universitaire et lors de conférences pour discuter des dernières contraintes sur des choses dont l'existence n'est pas prouvée.

Les mêmes étudiants deviendront éventuellement des professeurs seniors et répondront à la question : "Combien de temps allez-vous continuer ?" par la réponse : « tant que je suis financé ». Et ils continueront à être financés, tant que les comités de financement seront peuplés de collègues partageant les mêmes idées. Les humains savent comment faire de la vie une prophétie auto-réalisatrice.

A PROPOS DE L'AUTEUR

Avi Loeb est à la tête du projet Galileo, directeur fondateur de l'Université de Harvard - Black Hole Initiative, directeur de l'Institut de théorie et de calcul du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et ancien président du département d'astronomie de l'Université de Harvard (2011 –2020). Il préside le conseil consultatif du projet Breakthrough Starshot et est un ancien membre du Conseil consultatif du président sur la science et la technologie et un ancien président du Conseil de physique et d'astronomie des académies nationales. Il est l'auteur à succès de « Extraterrestre : le premier signe de vie intelligente au-delà de la Terre » et co-auteur du manuel « La vie dans le cosmos », tous deux publiés en 2021. Son nouveau livre, intitulé « Interstellar », dont la publication est prévue en août 2023.