Quantities in Nature : the Applicability of mathematics and its ontological conditions

Si nos théories physiques peuvent décrire les traits les plus généraux de la réalité, on sait aussi que pour le faire, elles utilisent le langage des mathématiques. On peut alors légitimement se demander si notre capacité à décrire, sinon la nature intime des objets et phénomènes physiques, du moins les relations et structures qu’ils instancient, ne vient pas de cette application des mathématiques. Dans cette thèse, nous soutenons que les mathématiques sont si efficacement applicables en physique tout simplement parce que la réalité décrite par les physiciens est de nature quantitative. Pour cela, nous proposons d’abord une ontologie des quantités, puis des lois de la nature, qui s’inscrit dans les débats contemporains sur la nature des propriétés (théorie des universaux, théorie des tropes, ou nominalisme), et des lois (régularités, ou relations entre universaux). Ensuite, nous examinons deux sortes d’application des mathématiques : la mathématisation des phénomènes par la mesure, puis la formulation mathématique des équations reliant des grandeurs physiques. Nous montrons alors que les propriétés et les lois doivent être comme notre ontologie les décrit, pour que les mathématiques soient légitimement, et si efficacement, applicables. L’intérêt de ce travail est d’articuler des discussions purement ontologiques (et très anciennes, comme la querelle des universaux) avec des exigences épistémologiques rigoureuses qui émanent de la physique actuelle. Cette articulation est conçue de manière transcendantale, car la nature quantitative de la réalité (des propriétés et des lois) y est défendue comme condition d’applicabilité des mathématiques en physique.Assuming that our best physical theories succeed in describing the most general features of reality, one can only be struck by the effectiveness of mathematics in physics, and wonder whether our ability to describe, if not the very nature of physical entities, at least their relations and the fundamental structures they enter, does not result from applying mathematics. In this dissertation, we claim that mathematical theories are so effectively applicable in physics merely because physical reality is of quantitative nature. We begin by displaying and supporting an ontology of quantities and laws of nature, in the context of current philosophical debates on the nature of properties (universals, classes of tropes, or even nominalistic resemblance classes) and of laws (as mere regularities or as relations among universals). Then we consider two main ways mathematics are applied: first, the way measurement mathematizes physical phenomena, second, the way mathematical concepts are used to formulate equations linking physical quantities. Our reasoning has eventually a transcendental flavor: properties and laws of nature must be as described by the ontology we first support with purely a priori arguments, if mathematical theories are to be legitimately and so effectively applied in measurements and equations. What could make this work valuable is its attempt to link purely ontological (and often very ancient) discussions with rigorous epistemological requirements of modern and contemporary physics. The quantitative nature of being (properties and laws) is thus supported on a transcendental basis: as a necessary condition for mathematics to be legitimately applicable in physics