La vie et l’homme étaient-ils prédéterminés ? (ou la validité scientifique du principe anthropique)

Le principe anthropique est-il fondé scientifiquement ?

Le principe anthropique peut être sommairement résumé ainsi : l’univers a été construit comme un jardin pour l’homme. S’il avait été un tout petit peu différent, l’homme n’aurait pas pu exister. Il a donc été bâti consciemment et dans un but : l’existence de notre espèce et de nos capacités conscientes par un être super-conscient !!! On n’attend rien de mieux comme affirmation de la part des religions mais quel étonnement de constater qu’actuellement nombre de scientifiques en viennent à des raisonnements pareils !

Ces scientifiques affirment en effet déduire ce « principe » des lois de la physique et des valeurs des constantes tirées de ces lois…

On ne contestera pas leurs compétences en physique mais on le fera en ce qui concerne leurs capacités philosophiques de raisonnement.

Le principe anthropique (du grec anthropos, homme) est le nom donné à l’ensemble des considérations qui visent à évaluer les conséquences de l’existence de l’humanité sur la nature des lois de la physique et biologique ; l’idée générale étant de dire que l’existence même de l’humanité (ou plus généralement, de la vie) permet de déduire certaines choses sur les lois de la physique, à savoir que les lois de la physique sont nécessairement telles qu’elles permettent à la vie d’apparaître. Tel quel, ce principe pourrait être considéré comme une tautologie, cependant, l’étude détaillée des conséquences de cette affirmation a de profondes conséquences en physique et en particulier en cosmologie, où il apparaît que les lois de la physique sont sujettes à un nombre étonnamment important d’ajustements fins sans lesquels l’émergence de structures biologiques complexes n’aurait jamais pu apparaître dans l’univers. Le principe anthropique dans sa formulation scientifique est à mettre au crédit du physicien Brandon Carter, bien que d’autres l’aient incomplètement discuté avant lui, comme Robert Dicke à la fin des années 1950 et le Prix Nobel de physique Paul Dirac dans le courant des années 1930.

Le concept de « dessein intelligent » ou de « principe anthropique », version moderne du jardin d’Eden – l’univers construit pour l’homme – en somme la croyance en un créateur divin, prête à la nature un but préétabli et une action bien dirigée. « Le « principe anthropique », énoncé en 1974 par B. Carter de l’Observatoire de Meudon, affirme que les constantes fondamentales ont la valeur qu’elles ont pour permettre l’apparition de l’homme. C’est dire que l’Univers aurait été produit POUR l’Homme. Et pourquoi le monde y compris l’homme, ne serait-il pas un jardin prévu pour le cafard ou pour la bactérie ? Cela signifie que les constantes qui déterminent les fondements de la physique ont été déterminées il y a des milliards d’années avec une précision extraordinaire uniquement pour permettre la vie consciente bien plus tard. Et où cette volonté préexistante de construire la pensée consciente aurait-elle été inscrite ? Voilà une question qui reste sans réponse. On a là une version ancienne du déterminisme et, en même temps, un accommodement avec la conception religieuse, créationniste, de l’histoire. Qui dit « créé POUR » dit un créateur, même si une partie des partisans du principe anthropique se défendent de rouler pour les religions. Et, surtout, concevoir les lois de la nature comme des règles POUR arriver à un but, c’est renoncer à la démarche scientifique qui consiste à étudier COMMENT fonctionne la nature et non à lui prêter une volonté. L’apparition de la conscience humaine a toujours été une énigme et les premières idéologies étaient des animismes prêtant une volonté à la nature. Les premières religions prétendaient que chaque acte de la nature avait un but. La foudre tombait sur une maison pour punir ses habitants. Aujourd’hui, avec notre connaissance des multiples bifurcations et catastrophes de l’histoire de l’univers (des milliards de milliards), il faudrait croire que chacune d’elles serait orientée pour bâtir, bien plus tard, une espèce sur une poussière de l’univers : la terre ! Et il est affligeant de constater qu’un grand nombre d’astrophysiciens croient à cette thèse !
Comme on le voit, il existe encore bien des scientifiques qui ont tendance à retourner à l’anthropocentrisme. Cela signifie qu’ils continuent (ou recommencent) à placer la conscience humaine comme le centre de l’Univers et comme son but et non comme un des aléas historiques de la dynamique du changement. Le fait de parler des "constantes" de l’Univers comme d’une création en témoigne.
Les dissertations sur la valeur précise des constantes universelles sous-entend que ces constantes auraient été choisies par une force surnaturelle pour permettre que se constitue le monde actuel. Mais, même si les auteurs qui mettent en avant ce principe dit anthropique, c’est-à-dire une volonté avant le Big Bang d’en tirer l’Homme (sic !), on peut se permettre de trouver bien compliqué les volontés de cet esprit supérieur qui fait attendre autant de temps et dépendre aussi de tant de hasards (comme la disparition des dinosaures) la création d’un être conscient qu’il aurait prétenduement voulu créer dès le « début ».

Loin de donner davantage raison aux créationnistes, les connaissances scientifiques dont nous disposons nous en dispensent. Et d’abord parce que de multiples domaines des sciences montrent l’absence de but dans les transformations de la matière. C’est en agissant en tous sens que les transformations acquièrent un sens, un ordre, une organisation. L’exemple le plus frappant est celui du cerveau fondé la multiplication de cellules, les neurones, de manière désordonnée et sur la connexion de tous les neurones entre eux, sans recherche préalable d’un quelconque schéma, d’un programme préétabli. C’est la destruction par apoptose de toutes les liaisons et de toutes les cellules qui ne sont pas connectées au corps qui permet au corps de fabriquer le cerveau dont il a besoin. Les autres cellules et liaisons sont systématiquement autodétruites. Le plan se construit par lui-même et pas par un créateur et c’est le désordre qui mène à l’ordre et pas un ordonnateur supérieur qui introduit l’ordre dans le chaos préalable, contrairement à la vision biblique.
Les termes de « création naturelle », ou d’« organisation spontanée », (production brutale d’une structure qui n’était pas précédemment conçue) ne doivent pas prêter à confusion. En physique, les termes d’auto-organisation, de création naturelle ou d’énergence, font donc référence à un processus dans lequel l’organisation interne d’un système, habituellement un système hors équilibre, augmente automatiquement sans être dirigée par une source extérieure. Typiquement, les systèmes auto-organisées ont des propriétés émergentes.
Cela n’a rien à voir avec l’idée d’un pouvoir créateur, métaphysique ou extra physique. Il ne ramène ni à la notion religieuse de « dessein intelligent » ni à celle, plus hypocrite, de « principe anthropique », selon laquelle la nature a été conçue pour l’homme. Le biologiste François Jacob rappelle dans « La logique du vivant » : « Ce qu’a démontré la biologie, c’est qu’il n’existe pas d’entité métaphysique qui se cache derrière le mot de vie. Le pouvoir de s’assembler, de se reproduire même appartient aux éléments qui composent la matière. » Et le physicien Cohen-Tannoudji rajoute dans son ouvrage « Matière-espace-temps » que « Notre dialogue avec la nature est bien mené à l’intérieur de la nature et ici la nature ne répond positivement qu’à ceux qui explicitement reconnaissent qu’ils lui appartiennent. » Les notions d’émergence et de transition n’apportent nullement de l’eau au moulin du créationnisme. Au contraire, la religion, tentative imaginaire de recréer de la continuité dans les discontinuités naturelles les plus évidentes (mort, naissance, choc), est particulièrement remise en question par la découverte scientifique du caractère fondamental de la discontinuité dans la nature (le quanta, le saut d’un état à un autre, le gène, la transformation génétique, etc). La métaphysique créationniste est battue en brèche par la découverte de l’ « auto-organisation de la matière », de l’« émergence des structures dissipatives », de la source génétique de l’ « horloge biologique de l’hominisation » et du lien entre cerveau physique et conscience. L’une des conséquences cruciales de ces nouvelles connaissances est qu’il n’y a plus d’opposition entre la conscience (mécanisme donnant du sens aux événements réels), la vie (mécanisme extrayant une commande de production des interactions moléculaires en désordre) et la matière (définie comme le mécanisme donnant de l’ordre transitoire au désordre du vide).

Un travail récent de Sébastien Giguère a encore rappelé ce point de vue anthropique :
« Si l’apparence d’une connexion profonde entre la possibilité de la conscience humaine et les paramètres physiques fondamentaux de l’Univers étonne aujourd’hui plusieurs hommes de science, c’est en grande partie parce que le mode de connaissance propre à la rationalité physiciste moderne a habitué le scientifique à considérer le monde physique "objectivement", comme s’il lui était extérieur, et à y faire abstraction de la présence de l’esprit. (…) Le dualisme de I’esprit philosophique moderne, problème auquel tant de penseurs se sont consacrés depuis quatre siècles, plonge ses racines au coeur de cette rationalité physiciste qui, aspirant à mathématiser la totalité du réel, a dû se résoudre, pour le dire simplement, soit à apercevoir dans la vie ou l’esprit des phénomènes dont l’essence diffère radicalement de celle du monde physique, soit à tenter de réduire ces phénomènes au niveau des régularités physiques mathématisables. Ainsi, lorsqu’elle envisage la diversité des lois mathématiques qui régissent le monde physique, la pensée scientifique moderne le fait habituellement sans tenir compte de la présence de l’esprit au sein de cette totalité objectivée. C’est donc pour elle un fait déconcertant de découvrir aujourd’hui que sa propre existence dépende si étroitement de l’ajustement de l’ensemble de ces lois physiques. (…) Dans une telle perspective, il parait s’installer une continuité inattendue entre la matière, la vie et l’esprit. (…) Dans un tel tableau, comme nous l’évoquions, la matière, la vie et l’esprit paraissent s’inscrire dans une étonnante continuité. Tous apparaissent réunis dans une même trame et semblent participer du même mouvement. (…) Les versions les plus controversées du principe anthropique aspirent justement à apporter une solution au problème de la valeur des constantes et des lois. Cette solution consiste à animer que les présences de l’être humain, de la vie et, plus généralement, de la complexité dans l’univers, par l’ampleur des contraintes qu’elles imposent à I’évolution et à la structure du cosmos, permettent d’expliquer la valeur de ces paramètres et de leur donner un sens. C’est là bien sûr opérer un renversement de la logique scientifique traditionnelle et faire appel à un processus téléologique. C’est dire : "c’est en vue de permettre l’évolution de la complexité, de la vie ou de l’être humain que les lois sont ce qu’elles sont". (…) Ensuite, puisque les différentes positions dans cette discussion se définissent selon l’attitude adoptée envers 1"’ajustement précis" des paramètres fondamentaux, nous progresserons à partir de ce premier point selon un schéma arborescent correspondant aux diverses attitudes possibles face à lui. (…) Mais habituellement, dans les discussions sur le principe anthropique, l’ensemble des paramètres fondamentaux est envisagé dans sa relation à la possibilité de l’émergence de la vie. Ainsi, dans les pages qui suivent, lorsqu’il sera question de la vie ou de l’intelligence, ce sera la plupart du temps en les envisageant à partir du plus lointain passé de l’Univers, alors que ni elles ni les étoiles et les atomes qui leur sont nécessaires n’existaient encore. De ce point de vue, ce sont bien les paramètres fondamentaux de l’univers qui sont adaptés à la vie telle que nous la connaissons. »
Comme on le constate, ce type de raisonnement opère plusieurs renversements de raisonnements pour parvenir à ses fins. C’est un peu comme si on disait : c’est fabuleux que ce soit toujours à 100 degrés que l’eau bout et que, dans ma casserole, l’eau ait bouilli aussi à 100° prouve que j’étais prédestiné à faire bouillir l’eau….
Dire que les paramètres de la matière ont permis la formation de la conscience n’est même pas valable car il leur a fallu de multiples transformations, de véritables révolutions, pour y parvenir et ces paramètres ne suffisaient nullement à donner la conscience humaine. On saute ainsi allègrement des millions de sauts historiques pour prétendre aller du « début » (alors qu’on ne constate aucun véritable début) à la fin alors que rien ne prouve que la conscience soit une fin… Par contre, on nie en même temps les dynamiques qui ont permis ces multiples sauts historiques. Par exemple, la formation des éléments lourds dans les supernovæ n’est pas un simple produit des paramètres de départ… Les conditions d’existence sur Terre ne proviennent pas simplement des constantes de la physique puisque les planètes n’ont que rarement ce type de conditions météorologiques.
« Les avancées scientifiques du dernier siècle ont permis de faire voir à quel point la structure des différents systèmes physiques de l’Univers, qu’ils soient macroscopiques ou microscopiques, repose sur un nombre relativement faible de constantes physiques. Une des causes motrices du débat réside donc dans la question hypothétique suivante : que ce serait-il passé si ces constantes avaient eu des valeurs différentes ? »
Cette question est posée par tous les partisans de la thèse anthropique qui affirment qu’au moindre changement des constantes, nous n’existerions pas. Mais pourquoi seulement nous ? Ce n’est pas l’homme seul et la conscience qui n’existerait pas mais l’ensemble de notre monde et nous sommes incapables de dire quel type de monde existerait. Par contre, nous aurions très bien pu ne pas exister même en conservant exactement les mêmes constantes. Et cela, aucun partisan de cette thèse ne souhaite le dire car cela les gêne pour affirmer que les constantes dites universelles supposaient d’avance la création de l’homme conscient !
Le fait que les thèses anthropiques ramènent la science à dieu est tout à fait évident. On le trouve dans bien des travaux dont celui cité plus haut.
Le fait aussi que bien des scientifiques continuent à croire en dieu influence considérablement les développements de la science. C’est une conséquence du fait que l’homme ne s’est pas débarrassé de ses dépendances vis-à-vis de ses fatalismes sociaux et donc pas non plus de ses fatalismes idéologiques. Ce n’est pas le niveau des connaissances scientifiques qui peut suffire à faire passer la philosophie de l’animisme à la conception scientifique de la dialectique des nécessités.

Stephen Hawking explique dans « Une brève histoire du temps » pourquoi il faudrait croire à cette conception cosmologique, du Big Bang aux trous noirs et aux cordes ou supercordes, « Ce que l’on connaît comme le principe anthropique peut être résumé par la phrase : ‘’c’est parce que nous existons que nous voyons l’univers tel qu’il est.’’. (..) Le principe anthropique faible pose que dans un univers qui est grand et infini dans l’espace et/ou dans le temps, les conditions nécessaires au développement de la vie intelligente ne se rencontreront que dans certaines régions limitées dans l’espace et dans le temps. Les êtres intelligents de ces régions devraient donc ne pas être étonnés que leur voisinage dans l’univers remplisse les conditions qui sont nécessaires pour leur existence. Un peu comme une personne riche vivant dans un environnement riche sans jamais voir de pauvreté. Un exemple, de l’utilisation de ce principe anthropique faible est d’ « expliquer » pourquoi le Big bang est apparu il y a dix milliards d’années de cela : il a fallu tout ce temps aux êtres intelligents pour évoluer. (..) Peu de personnes devraient contester la validité ou l’utilité du principe anthropique faible. (..) A la question : ‘‘pourquoi l’univers est-il tel que nous le voyons ?’’, la réponse est simple : s’il avait été différent nous ne serions pas là. Les lois de la Physique, nous le savons aujourd’hui, contiennent beaucoup de nombres fondamentaux, comme la taille de la charge électrique de l’électron et le rapport des masses du proton et de l’électron. (..) Le fait remarquable est que la valeur de ces nombres semble avoir été finement ajustée pour rendre possible le développement de la vie.(..) Si le stade initial n’avait été choisi avec le plus de soin possible pour en arriver à ce que nous voyons autour de nous, l’univers n’aurait que peu de chance de contenir quelque région dans laquelle la vie pourrait apparaître. (..) Il serait très difficile d’expliquer que l’univers n’aurait dû commencer que de cette façon, à moins que ce ne soit l’acte d’un Dieu désireux de créer des êtres comme nous. »

Pour résumer la thèse de Hawking, l’univers a été créé pour l’homme, l’homme intelligent créé pour trouver la théorie cosmologique de Hawking et la théorie cosmologique créée pour permettre à l’homme détenteur de cette théorie de mieux réussir dans cet univers et, du coup, d’imposer sa théorie (CQFD !). Est-il nécessaire de discuter une telle thèse caricaturale ?

D’autres scientifiques répondent autrement : pour eux, on ne peut faire aucune déduction sur la nature du monde à partir des lois de la physique. Ils sont agnostiques !

En voici un exemple :

Pourquoi les lois fondamentales de la physique paraissent-elles ajustées pour permettre la vie et la conscience ?
Jean Paul Baquiast 11/07/07
Mots clefs : lois fondamentales bio-friendly, principe anthropique, multivers, quantum post-selection, flexi-laws, darwinisme quantique, décohérence.
Résumé. Une série d’articles publiés indépendamment les uns des autres par la revue NewScientist du mois de juin 2007 signale des recherches récentes permettant d’entrevoir quelques pistes en réponse à la question fondamentale posée par le principe anthropique : pourquoi les lois de la physique paraissent-elles favorables à la vie (telle que nous la connaissons) ? Ces pistes font appel aux interprétations de la physique quantique selon lesquelles - pour simplifier - c’est l’observateur macroscopique qui crée l’univers observé à partir d’un indéterminisme quantique primordial. La plus fructueuse, en termes scientifiques comme philosophiques, a été baptisé le ” Darwinisme quantique “.
On sait que la question qui donne son titre à cet article est posée aujourd’hui avec de plus en plus d’insistance. Par lois fondamentales, on entend les lois, découvertes progressivement par les physiciens, qui définissent les conditions nécessaires à la construction des particules matérielles. Elles régulent l’organisation de la matière aussi bien en vastes structures cosmologiques qu’en organismes vivants de type terrestre, y compris ceux qui, comme nous, dotés de conscience, peuvent se donner des représentations d’eux-mêmes dans l’univers et modifier l’ordonnancement de cet univers en faisant appel à la science. On dit que les lois fondamentales sont « bio-friendly ». Elles sont réglées à quelques millièmes d’unités près (fine-tuned) d’une façon telle qu’elles sont compatibles les unes avec les autres et, finalement, avec la vie telle que nous la connaissons sur Terre. Ainsi, si le proton était plus lourd que le neutron de 0,1%, tous les protons produits dans les suites du Big bang n’auraient pu acquérir de charge électrique et auraient dégénéré en neutrons. De ce fait les atomes n’auraient pas existé et la chimie aurait été rendue impossible.
Cette propriété des lois fondamentales a été exploitée par les tenants du principe anthropique fort qui en déduisent que l’univers aurait pu, dès le début, avoir été conçu par une super-intelligence voulant faire apparaître la vie et l’homme. Inutile de dire que cette hypothèse d’une super-intelligence n’a aucun intérêt scientifique puisqu’elle n’est pas démontrable. Elle permet seulement aux spiritualistes de justifier la création telle que racontée dans les Ecritures. Le principe anthropique faible est plus modeste. Il se borne à constater que, dans l’univers tel qu’il est défini par les lois de la physique, des organismes vivants tels que nous ont pu se développer. Il n’exclut d’ailleurs pas que dans d’autres cantons de l’univers, à partir des mêmes lois fondamentales, d’autres formes de vie et de conscience soient possibles. Mais là encore, le principe anthropique faible n’a guère d’intérêt scientifique. Il n’ouvre pas de pistes pour rechercher derrière l’ensemble des lois fondamentales de la physique un principe explicatif unique qui permettrait de comprendre pourquoi ces lois sont ce qu’elles sont et grâce auquel la science, le cas échéant, pourrait imaginer ou construire des univers différents.
Faut-il alors que les scientifiques matérialistes – ceux qui excluent le recours à la divinité comme principe explicatif - ne puissent faire autre chose que constater l’existence des lois fondamentales, aux origines inexpliquées, flottant si l’on peut dire comme autant de principes organisateurs au-delà (ou au dessus) du monde matériel et du monde biologique. On retrouverait là une sorte d’idéalisme ou réalisme des essences, de type platonicien, qui inspire aujourd’hui encore, dans un domaine voisin, beaucoup de mathématiciens. Pour certains de ces derniers, les lois mathématiques constituent un univers situé en dehors du nôtre, qu’ils découvrent peu à peu et dont d’ailleurs ils retrouvent les grandes règles logiques à l’œuvre dans les lois de la physique. Au contraire, pour d’autres mathématiciens, que nous qualifierions d’évolutionnaires ou darwinistes, les lois mathématiques sont des produits de l’architecture des cerveaux. Ceux-ci auraient progressivement acquis, dès le règne animal, la capacité de qualifier et quantifier des « objets » à partir d’un continuum de signaux physiques émanant du monde extérieur.
Une variante du principe anthropique faible vise à expliquer pourquoi nous nous trouvons dans un univers favorable à la vie, sans faire appel à la simple lapalissade selon laquelle si nous sommes là, c’est parce que nous sommes là. Il s’agit de l’hypothèse bien connue du multivers. Selon cette dernière, le monde quantique fondamental générerait en permanence des bulles d’univers qui s’organiseraient en évoluant selon des modes différents, intégrant plus ou moins de complexité. Le monde quantique n’étant pas limité par des facteurs temporels ni par le nombre des combinaisons que peut produire l’émergence de particules physiques à partir des entités quantiques, un nombre infini d’univers, présentant un nombre infini d’organisations différentes, pourrait résulter des fluctuations quantiques produites par la supposée énergie du vide. De cette infinité de tirages de la loterie quantique, rien n’interdit de penser qu’un bon numéro, celui d’un univers permettant la vie, ait pu apparaître. Mais à nouveau cette explication n’est pas satisfaisante. Non seulement parce qu’il n’a pas été à ce jour possible de prouver l’existence d’univers multiples, mais surtout parce que les lois primordiales ou méta-lois, autrement dit le mécanisme générateur permettant aux multi-univers d’apparaître, y compris en comportant de « bons numéros » favorables à la vie, ne sont pas plus connaissables ni explicables, dans cette hypothèse, que dans les précédentes.
Cependant, aujourd’hui, une série d’articles publiés indépendamment les uns des autres par la revue NewScientist du mois de juin 2007 permettent d’entrevoir quelques réponses à la question fondamentale posée par le principe anthropique : pourquoi les lois de la physique paraissent-elles favorables à la vie (telle que nous la connaissons) ? Ces réponses font appel, comme l’on pouvait s’en douter, aux interprétations de la physique quantique selon lesquelles - pour simplifier - c’est l’observateur macroscopique qui crée l’univers observé à partir d’un indéterminisme quantique primordial.
La post-sélection quantique
Une première de ces réponses 1) a été baptisée du terme de post-sélection quantique ( quantum post-selection). Elle repose sur une expérience proposée il y a une vingtaine d’années par le physicien John Wheeler reprenant le fameux dispositif des fentes de Young. Cependant la création du réel par l’observateur, dans l’expérience de Wheeler, ne concerne pas le réel d’aujourd’hui, mais celui du passé. On sait que dans le système de Young classique, le fait de placer un détecteur derrière une des fentes détruit la nature quantique des micro-états (par exemple des photons) envoyés sur ces fentes. Autrement dit, au lieu de se comporter en onde et de générer des franges d’interférences sur un écran, les photons se comportent en particules et génèrent des points d’impacts ponctuels. On dit aussi que l’observation réduit leur fonction d’onde ou les oblige à décohérer. Dans l’expérience de Wheeler, des télescopes placés derrière l’écran et observant les photons une fois qu’ils ont interféré et produit des franges sur l’écran détruit ces franges. Autrement dit, l’observation remonte dans le temps et modifie rétroactivement le résultat de l’expérience. Stephen Hawking et Thomas Hertog en ont conclu, dans un article de février 2006 2) que « l’histoire de l’univers – autrement dit (c’est nous qui le disons) les phénomènes par lesquels cette histoire se manifeste – dépend des questions qu’on lui pose ». L’existence des observateurs et de la vie aujourd’hui a un effet sur le passé. En formulant la chose autrement, avec un peu d’extrapolation, on pourrait dire que si les lois de la physique nous paraissent favorables à la vie, c’est parce que ce sont des êtres vivants qui observent le monde quantique primordial et y ont vu, ou plutôt créé, des lois favorables à la vie.
Les lois de la physique seraient donc flexibles. Elles dépendent des observateurs. On parle de « flexi-laws ». Paul Davies, auteur de l’article, et des collègues tentent actuellement de donner une base mathématique cohérente au concept de lois flexibles et de sélection post quantique. Il faut en effet tenter d’expliquer pourquoi le processus ainsi décrit produit des résultats déterminés au lieu de générer un désordre total. La question est encore à l’étude. 3)
Le darwinisme quantique
L’hypothèse selon laquelle l’observateur d’aujourd’hui définirait ce qu’était l’univers avant lui parait cependant assez « tirée par les cheveux », si l’on peut employer cette expression. Une hypothèse plus simple est présentée dans ce même numéro du NewScientist 4). Elle fait appel au principe bien connu de la superposition, selon lequel une particule ne peut être décrite que par sa fonction d’onde, tant du moins que celle-ci n’a pas été réduite par un observateur. La particule, de quantique et indéterminée, devient alors, une fois observée, physique (on dit aussi macroscopique) et sujette aux lois physiques que nous connaissons. Mais qui observe ? S’agit-il seulement d’un physicien armé d’un instrument adéquat ?
Les chercheurs Robin Blume-Kohout et Wojciech Zurek ont proposé récemment d’admettre que ce serait l’environnement de la particule qui jouerait le rôle d’observateur. Ils ont nommé ce phénomène le darwinisme quantique. Les physiciens quantiques, quand ils isolent des bits quantiques, pour faire notamment de la cryptologie quantique, les maintiennent à l’abri de l’environnement, composé de particules macroscopiques, car celles-ci provoqueraient la décohérence des q.bits. Mais au lieu de considérer l’environnement comme exerçant un effet négatif, les auteurs proposent de voir dans celui-ci un agent de sélection permettant de stabiliser dans un sens favorable à la « survie » de cet environnement les propriétés quantiques des particules avec lesquelles il interfère. Ainsi, progressivement, les produits de ces interactions, c’est-à-dire des particules quantiques décohérées (dont la fonction d’onde aura été réduite), seront intégrés aux systèmes macroscopiques et copiés en grand nombre, avec leurs nouvelles caractéristiques physiques et chimiques, s’ils sont favorables à la survie de ces systèmes. Les auteurs de l’hypothèse ont construit un dispositif expérimental utilisant un objet quantique oscillant interagissant avec son environnement, que nous ne décrirons pas ici en détail et qui illustre ce processus 5) .
On voit le grand intérêt de cette approche. Si nous nous appuyons sur elle, nous n’aurions plus à nous étonner du fait que l’univers physique tel qu’il nous apparaît (au niveau des lois macroscopiques que nous y observons) soit favorable à la vie et à la pensée, puisque c’est cet univers qui, à partir des multiples possibilités permises depuis son origine par l’interaction avec le réservoir infini de possibles propre au monde quantique, a provoqué la décohérence dans le sens favorable à sa croissance des particules quantiques avec lesquelles il interagissait (qu’il « observait »). Nos lecteurs se souviennent peut-être que le biologiste quantique John John MacFadden avait suggéré une hypothèse voisine pour expliquer l’introduction d’une variation orientée dans les mutations, à l’occasion d’interaction entre des particules quantiques et les atomes du génome 6). Bien évidemment, une telle approche est strictement darwinienne. Elle exclue tout finalisme. Elle postule seulement que les systèmes macroscopiques, qu’ils soient physiques, biologiques ou mentaux, se construisent par des variations au hasard résultant des décohérences favorables à la survie qu’ils provoquent en interagissant avec le monde quantique. Ne sont conservées que les variations physiques, chimiques …et biologiques…favorables au développement de ces systèmes.
Mais les auteurs de l’hypothèse du darwinisme quantique ne semblent pas encore s’être posée la question des origines tout à fait première de la construction de l’univers macroscopique et des lois que nous y observons. Pour cela, il faudrait remonter au niveau de la première des particules quantiques décohérée à partir de laquelle le Big Bang se serait déchaîné. Pourquoi cette particule primitive supposée a-t-elle adopté tel état macroscopique et non tel autre, alors qu’aucun “observateur” ne l’observait. On peut penser qu’il s’est agi d’un simple hasard, parmi de nombreux autres choix surgissant en permanence du vide quantique - et pouvant donner naissance à d’autres bulles d’univers que nous ne connaîtront jamais. Pour comprendre cela, il semble que les hypothèses proposées par Seth Lloyd concernant les origines de l’univers à partir du vide quantique peuvent alors être appelées à la rescousse 7). Le postulat retenu par Seth Lloyd, qui ne se distingue pas en ceci de la grande majorité des cosmologistes contemporains, est que notre univers serait né, au sein d’une infinité d’autres, d’une fluctuation dans l’énergie du vide quantique (ou énergie de point zéro).
Ce terme d’énergie du vide désigne un univers sous-jacent à tous les univers possibles, notamment à notre univers. Il est dénué de temps, d’espace et de masse. Son entropie est maximum (infinie ?) dans la mesure où il est impossible de donner la moindre information concernant ce qui s’y trouve. Mais cet univers sous-jacent se manifeste en permanence au niveau de notre univers. D’abord par l’existence des trous noirs, si on conserve l’hypothèse de l’existence de ceux-ci. Mais aussi simplement parce que toutes les particules matérielles qu’étudie notre physique doivent être considérées comme résultant de la décohérence de processus ondes-particules quantiques appartenant au monde quantique. Selon certaines hypothèses de la physique quantique, l’énergie du vide n’est pas statique. Elle est bouillonnante. A grande échelle, elle manifeste des fluctuations imprévisibles (création de paires particules-anti-particules). En permanence, des particules ou bouffées d’énergie sont créées et d’autres annihilées. Autrement dit, des « bulles d’univers », dotées de temps et d’espace locaux, sont aléatoirement créées. Certaines sont annihilées, d’autres se développent. On peut faire l’hypothèse que notre univers a été le produit d’une de ces fluctuations. Une particule quantique aurait vu sa fonction d’onde réduite et se serait retrouvée sous la forme d’une particule matérielle ou macroscopique dont les propriétés auraient été favorables à la création de particules plus complexes par « observation » du monde quantique environnant. Des décohérences et des computations en chaîne en auraient résulté, d’où seraient sortis le monde que nous connaissons et les lois d’organisation des objets physiques, biologiques et même mentaux qui régulent son développement.
L’apport de Seth Lloyd à ce schéma est que l’univers primordial se serait comporté comme un ordinateur quantique et aurait calculé son propre développement, ce qui expliquerait la vitesse avec laquelle il aurait exploré toutes les possibilités physiques, chimiques puis biologiques macroscopiques offertes par la décohérence de la particule initiale.
L’observateur crée-t-il la réalité ?
Peut-on déduire de ce qui précède que l’observateur crée la réalité et que le monde n’a pas d’existence en dehors de lui ? 8) Nous pensons qu’il faut distinguer selon les temps de l’ “observation”. Les objets du monde macroscopique, ceux avec lesquels nous sommes en contact tous les jours, n’ont pas été créés en premier lieu par des observateurs humains. Dans l’hypothèse de la décohérence en chaîne à partir d’une particule quantique matérialisée, l’ « observation » a été provoquée par les ensembles macroscopiques apparus progressivement. Il s’agissait d’abord de systèmes matériels, puis, sur Terre, de systèmes biologiques et d’objets mentaux. Ce sont tous ces systèmes qui ont créé le monde matériel et ses lois par interactions et sélections croisées.
Aujourd’hui cependant, au moins sur Terre, le processus se poursuit et s’amplifie du fait de l’apparition d’observateurs humains qui observent aussi bien les objets macroscopiques que le monde quantique. On notera là une intéressante boucle étrange (pour reprendre le terme de Douglas Hofstadter (voir un article précédent) puisque ces observateurs sont les produits d’un processus physique d’observation antérieur et qu’ils se retournent sur ce processsus pour l’étudier. Ceci notamment dans le cadre de la recherche scientifique expérimentale. Nous avons indiqué à d’autres occasions, dans cette revue, qu’il s’agit d’un mécanisme constructiviste. La science, les technologies, les idées créent de la complexité dans le monde macroscopique, à partir de leurs activités quotidiennes. Cette complexité, comme l’on sait, n’est d’ailleurs pas toujours intelligible par cette même science. Il nous semble que Miora Mugur-Schächter ne dise pas autre chose lorsqu’elle analyse la façon dont l’observateur humain isole et qualifie de micro-états quantiques afin d’en faire des réalités matérielles 9).
Mais peut-on pour autant dire que l’interaction des particules quantiques avec des particules matérielles et à plus forte raison des observateurs humains puisse créer le monde quantique ? Ceci supposerait que notre univers matériel et plus précisément que les observateurs humains qui s’y trouvent, soient capables d’imposer leurs lois au monde quantique. Il s’agirait évidemment d’une erreur. Tout au plus peuvent-ils constater quelques régularités dans le monde quantique, exploitées dans les technologies récentes. Mais ils ne créent pas d’hypothétiques lois quantiques fondamentales, à supposer qu’il en existe. Ou tout au moins ils n’en sont pas encore capables.
Aujourd’hui la physique, qu’elle soit simplement quantique ou qu’elle s’inspire des hypothèses nouvelles de la gravitation quantique, ne peut produire des hypothèses testables relativement à de telles lois. Les expériences actuelles sur l’intrication, notamment, ne permettent pas de comprendre ce qui se cache derrière les phénomènes observés 10). L’esprit humain y arrivera-t-il un jour ? Beaucoup de physiciens sont confiants et pensent que la physique fondamentale est aujourd’hui à un tournant. Elle devrait enregistrer tôt ou tard un changement important de paradigme. Certains comptent sur ce que révélera le Large Hadron Collider du Cern quand il entrera en service, mais pour le moment il s’agit de simples vœux de leur part. Il n’est pas exclu non plus, autre possibilité, qu’une illumination vienne un jour d’une direction totalement inattendue. Quand on dit que la science ne fait pas rêver…
Notes

1) Voir Paul Davies, Laying down the laws, Newscientist, 30 juin 2007, p. 32

2) Voir Hawking-Hertog, Populating the Landscape : A Top Down Approach http://www.arxiv.org/abs/hepth/0602091

3) Voir Aharonov et Tollaksen, Juin 2007, New insights on time symmetry in quantum mechanics, http://www.arxiv.org/abs/0706.1232

4) Voir Zeeva Merali, Quantum reality, Darwinian style, NewScientist, 30 juin 2007, p. 18.
5) Voir Avril 2007, Robin Blume-Kohout et Wojciech H. Zure, Quantum Darwinism in quantum Brownian motion : the vacuum as a witness http://eprintweb.org/S/authors/All/zu/Zurek/2 aussi http://www.arxiv.org/abs/0704.3615

6) Voir notre article : John John Mac Fadden, Quantum Evolution http://www.automatesintelligents.com/interviews/2002/mai/mcfadden.html

7) Voir notre article : Seth Lloyd, Programming the Universe http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2006/avr/lloyd.html

8) Voir Michaël Brooks, Reality Check, NewScientist, 23 juin 2007 p. 30

9) Voir notre article : MMS, Sur le tissage des connaissances http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2006/sep/mms.html

10) Voir Lee Smolin et Fotini Markopoulou, Disordered locality in loop quantum gravity states http://www.arxiv.org/abs/gr-qc/0702044