L'univers, une vue de l'esprit?

"L'homme est perdu dans l'immensité indifférente de l'univers d'où il a émergé  par hasard "  écrit le biologiste Jacques Monod (Le hasard et la nécessité, Le Seuil, 1970).

Pour les scientifiques qui se rallient à cette thèse,. l'évolution cosmique menant à la conscience de l'homme est la conséquence de la suite de changements infinis et inévitables qui se sont produits durant les 15 milliards d'années qui nous séparent du big-bang. Les modifications qui avaient des chances de survivre se sont maintenues, les autres ont été éliminées. L'émergence de l'intelligence et de la conscience n'est qu'un simple fait du hasard. Dans son ouvrage, Les trois Premières Minutes de l'Univers  (Le Seuil, 1978), le physicien américain Steven Weinberg écrit : 

 Plus on comprend l'Univers, plus il nous apparaît vide de sens

 Ces physiciens s'accordent sur la pensée exprimée par Démocrite quatre siècles av.J.C. 

 Tout ce qui existe dans l'Univers est le fruit du hasard et de la nécessité.

 Pour d'autres scientifiques, la théorie de Jacques Monod, si elle peut s'appliquer à certaines étapes de l'évolution, n'est pas acceptable lorsque l'on considère celle-ci pendant 15 milliards d'années, des origines à nos jours. 

 L'évolution de l'Univers et son destin dépendent des conditions initiales lors du big-bang et des lois physiques gouvernées par quelques nombres, les Constantes Fondamentales. Nous ne pouvions naître que dans un univers réglé par ces paramètres, à l'exclusion de tout autre. Ces nombres n'ont pas varié dans le temps. Ils sont partout rigoureusement identiques dans l'espace. Aucune théorie aujourd'hui ne permet de prédire leurs valeurs. On les découvre à partir de  l'observation. Ils font que l'Univers est tel qu'il est. A l'aide de puissants ordinateurs, des physiciens ont créé des univers fictifs en modifiant les conditions initiales et les constantes d'une valeur décimale infiniment petite. Leurs conclusions est que la vie n'avait aucune chance de surgir dans des univers légèrement différents du nôtre.

 Et pourtant, pour nous, humains, l'Univers, infiniment improbable existe. Il est perceptible à nos sens.

 La Réalité est-elle accessible ?

 Newton considérait l'espace comme une entité fixe et absolue. C'est l'éther du XIXème siècle.

Le grand philosophe  et mathématicien allemand  Leibniz (1648-1716) lui fit perdre sa réalité indépendante.

Pour lui, il n'est qu'une description mathématique abstraite des relations qui s'exercent entre les objets. Le philosophe allemand Kant, qui commença sa carrière comme assistant en physique, adopta cette représentation.  Dans son article "Pensées sur la véritable estimation des forces vives" (1717), il fut le premier à s'interroger sur la raison pour laquelle notre espace est tridimensionnel. Il conclut que ceci devait être  lié au fait que des forces comme la pesanteur se propagent  à partir d'un point initial comme des sphères en expansion et que leur intensité varie en fonction inverse du carré de la distance. Si celles-ci avaient varié en fonction inverse du cube de la distance, l'espace, en plus de ses trois dimensions que nous lui connaissons, une longueur, une largeur et une hauteur, aurait eu une quatrième dimension.

 Cette idée d'une quatrième dimension avait été abandonnée comme une spéculation fantaisiste et sans valeur qui pouvait simplement sensibiliser l'avant-garde artistique du début du siècle, comme le peintre Malevich (Masses colorées en Quatrième dimension, ou Masses colorées en Deuxième dimension). Les mathématiciens ont découvert qu'il est possible d'étendre la géométrie  à un nombre quelconque de dimensions. et qu'il existe, quel que soit leur nombre, une géométrie aussi valable et cohérente que les géométries planes et dans l'espace que nous connaissons dans notre monde tridimensionnel. Mais notre cerveau nous rend incapables de  concevoir un objet à plus de trois dimensions.

 Cette limitation nous permet-elle d'avoir pleinement conscience de la réalité ?

 Ce sur quoi nous nous accordons à appeler Réalité est  ce que nous percevons par nos sens. Mais ils ne sont que des intermédiaires qui nous donnent accès au monde. La science est basée sur l'observation et l'expérience. La vue a joué, à ses débuts, un rôle essentiel. Le développement des techniques a élargi le champ de notre vision, vers le bas, dans le domaine microscopique, atomique et subatomique et vers le haut, dans celui des galaxies que nous découvrons, de plus en plus nombreuses, de plus en plus lointaines, dans un Univers en expansion continuelle. La science a ainsi développé vertigineusement les possibilités de notre perception visuelle. L'intelligence a conquis l'invisible. Et nous savons que nous baignons dans un champ d'ondes électromagnétiques auxquelles nous ne sommes pas sensibles. L'image que nous nous faisons  de la Réalité, aujourd'hui, n'est plus ce qu'elle était à l'époque de Galilée, de Newton, de Pasteur, ou ce qu'elle était même il y a seulement une trentaine d'années. Et elle sera différente demain. La Réalité, élaborée par notre cerveau, est en perpétuel devenir.

 Notre expérience est limitée à nos perceptions sensorielles, à ce que nous voyons, à ce que nous entendons, à ce que nous touchons, à ce que nous sentons et à ce que nous goûtons. En un certain sens, ces perceptions ne sont que des illusions. Elles tirent leur forme et leur couleur de notre sens subjectif de l'espace et du temps, tout comme la couleur d'un objet est influencée par des verres colorés ou la forme d'une ombre influencée par la surface sur laquelle elle se forme. (Martin Gardner, L'Univers ambidextre)

 La recherche scientifique est  une quête interminable de l'inaccessible.

 Lorsque nous entreprenons de comprendre la réalité, nous ressemblons un peu à un homme qui essaierait de se représenter le mécanisme d'une montre fermée. Il voit le cadran et les aiguilles, il entend même le tic-tac, mais il n'est pas en mesure d'ouvrir le boîtier. S'il est intelligent, il peut se faire quelque idée du mécanisme qui pourrait rendre compte des effets qu'il observe, mais il ne pourra jamais avoir l'entière certitude que sa conception est la seule qui puisse expliquer ses observations. Il ne pourra jamais comparer cette représentation avec le mécanisme réel, et n'est même pas en mesure d'imaginer la possibilité de la signification d'une telle comparaison (Albert Einstein, L'évolution des idées en physique).

 L'Univers né du vide fabrique le complexe.

 Pour l'unanimité des scientifiques, l'ancienne notion d'un univers fondamentalement sans changement, qui aurait existé et qui continuerait à exister, a été remplacée par la notion d'un univers dynamique, en expansion, qui semble avoir commencé il y a un temps fini, et qui pourrait se terminer à un instant donné dans le futur (Stephen Hawking, Une brève histoire du temps ). Cependant, au terme  création de l'Univers, qui laisse supposer l'acte d'un Créateur, les scientifiques préfèrent utiliser le terme d'évolution.

 Mais l'Univers, en évolution continuelle,  pouvait-il émerger à partir de rien ?

 Les hypothèses actuelles sur la physique des particules laissent penser que, à l'origine, le flou quantique  a pu permettre aux particules originelles de surgir du vide, et par une brutale  inflation, sans que soit nécessaire l'acte d'un Créateur, de former les éléments constituant notre Univers avec ses  milliards de galaxies qui peuplent l'espace.

 Robert Dicke, de l'Université de Princeton, avait énoncé en 1961 que nous ne pouvions voir le jour que dans un univers suffisamment vieux afin que les atomes  lourds aient pu être synthétisés au coeur des étoiles puis projetés dans le cosmos après leur explosion. Les travaux poursuivis dans le sens de cette hypothèse ont montré que nous sommes là également parce que l'Univers est suffisamment massif, parce qu'il a trois dimensions, parce que les Constantes et les Forces sont ajustées, parce que la matière existe, parce que l'Univers est isotrope (ses propriétés physiques sont identiques dans toutes les directions), observation confirmée par le  satellite COBE, et parce que les particules de même type sont identiques. De ces constatations, l'astronome britannique Brandon Carte conclut  :

 L"Univers se trouve avoir très exactement les propriétés requises pour engendrer un être capable de conscience et d'intelligence.  

 Pour répondre aux interrogations fondamentales sur l'Univers, les astronomes tiraient des conditions initiales précisées, des lois physiques appliquées, des prédictions qui pouvaient être vérifiées par des mesures précises. L'astronome britannique  Brandon Carter opère en sens inverse de la méthode classique. Il cherche à comprendre le cosmos à partir d'un fait remarquable : l'existence de l'homme. Il y a eu, au coeur même des premières particules fondamentales et des lois qui les animent quelque chose qui s'est transmis, qui tend éternellement et infailliblement vers le foisonnement de la vie. L'auteur de cet énoncé a baptisé celui-ci  principe anthropique (du grec anthropos  qui signifie  "homme").

 Hubert Reeves souligne que  l'un des caractères essentiels de l'Univers est sa complexité croissante pour aboutir à la conscience. Ce scientifique propose de remplacer principe anthropique par le terme plus général de principe de  complexité.

 L'Univers possède depuis les temps les plus reculés accessibles à notre exploration les propriétés requises pour amener la matière à gravir les échelons de la complexité (L'Heure de s'enivrer ). 

 Mais cet astrophysicien souligne que cet énoncé  n'est pas  une explication.  Ce n'est qu'une constatation.

 Comment et pourquoi l'état initial de l'Univers et ses lois ont-ils été  choisis ? Aucune thèse actuellement ne parvient à rallier la majorité des scientifiques. 

 Les flèches du temps

 Le temps est comme un  fleuve, il ne remonte pas à sa source. Cette pensée de Rivarol (1753-1801)  exprime de façon imagée une évidence incontournable. Pour nous, humains, il existe toujours une flèche du temps qui pointe de ce que nous appelons le passé vers ce que nous appelons le futur. Cette flèche est omniprésente dans notre esprit. Dans le monde extérieur, la multitude d'événements qui s'y déroulent pointe dans le même sens. La projection inversée d'un film montre, indubitablement, les contresens dans le déroulement du temps. Or, si l'on filme des événements dans le monde microscopique et que la projection est faite dans le sens inverse, on ne peut percevoir d'incohérence. Les événements sont valables dans les deux sens, avec une seule exception, encore inexplicable, celle d'une particule appelée méson K ou kaon

 Dans le monde macroscopique, le nôtre, la flèche du temps est asymétrique. Elle pointe dans un sens. Dans le monde subatomique, le temps peut s'écouler dans les deux directions. Il est symétrique.

 Pourquoi cette différence ? Pourquoi la nature  a-t-elle imposé une direction du temps à l'échelle macroscopique alors que cette direction est absente à l'échelle microscopique ?

 L'entropie

 En thermodynamique comme en théorie de l'information, l'entropie est une grandeur qui permet de mesurer le désordre ou le manque de structure d'un système. La quantité d'information est une mesure de son ordre. Les deux grandeurs vont en sens inverse. Dire que l'entropie d'un système croît c'est dire que le désordre croît et que sa quantité d'information diminue et réciproquement. Un système dans un état d'entropie maximale contient le minimum d'information. Il correspond à ce qu'on appelle un état d'équilibre thermodynamique.

 Le deuxième principe de la thermodynamique stipule que, dans un système isolé, l'entropie ne diminue jamais. Son augmentation, donc l'accroissement  du désordre et  la diminution de la quantité d'information, est un principe qui semble évident au simple bon sens. Nous constatons que, là où les choses sont ordonnées, en quelque domaine que ce soit, le désordre tend à augmenter naturellement. Certains y voient même une "explication" à la dégradation observée dans les moeurs, à l'accroissement de la délinquance, à celui des désordres sociaux, à la multiplication des actes de vandalisme. Et chacun peut constater aussi que les connaissances enregistrées par  notre mémoire se perdent au cours du temps. Mettre de l'ordre, enregistrer des informations nous demande un effort.

 Dans la conférence où il introduisit l'expression du temps, Eddington déclarait :

 Sans recours mystique à une quelconque conscience, on peut déterminer un sens au temps... Traçons arbitrairement une flèche. Si, en suivant cette flèche, nous trouvons que le monde est dans un état de plus en plus désordonné, alors la flèche pointe vers le futur : si le désordre diminue, la flèche pointe vers le passé. C'est la seule distinction que connaît la physique.

 Mais alors pourquoi, au début de l'évolution de l'Univers un ordre était-il préexistant ?

 Le récipient de Boltzmann

 Ludwig Boltzmann, physicien autrichien du XIXème siècle, a été l'un des premiers à proposer une explication à cette contradiction. Selon lui, l'espace originel, infini ou de taille prodigieuse, était constitué d'innombrables particules en équilibre thermodynamique. Comme dans un récipient rempli de gaz dont les molécules se heurtent et s'agitent au hasard, de petits domaines apparaissent où l'entropie décroît momentanément puis augmente à nouveau, il lui semblait inévitable que dans quelques zones de l'espace cosmique, l'entropie diminue, un temps infini ayant pu s'écouler avant que cet événement se produise. Notre Univers est peut-être une de ces régions.

 Cette explication est aujourd'hui abandonnée. Si les particules de l'Univers se comportaient comme les molécules du gaz  du récipient de Boltzmann, nous devrions observer, en examinant les régions lointaines de l'espace, des zones plus désordonnées que celle que nous occupons. Or, ce n'est pas le cas. Pourquoi cette contradiction ?

 L'explication rationnelle

 Pour les cosmologistes,  la clé du problème est dans la brutale inflation de l'Univers qui a entraîné la chute de la température de la boule originelle dans la théorie du big-bang.

 En refroidissant de l'eau, on obtient un bloc de glace. La température de l'eau était plus élevée que celle de la glace parce que ses molécules étaient plus agitées. Et plus la température est élevée, plus leur agitation est grande. Quand l'eau refroidit, cette agitation diminue. A une valeur précise de la température, le point de congélation, les molécules se structurent, se cristallisent. L'eau a perdu sa symétrie. Toutes les directions ne sont plus équivalentes. La disposition des molécules dans la glace est devenue plus complexe, plus ordonnée que celle des molécules de l'eau. L'entropie de la glace est plus faible que celle de l'eau.

 On peut transformer de l'eau en glace, dans un réfrigérateur par exemple. Quel que soit le procédé utilisé pour obtenir ce changement d'état, celui-ci nécessite de l'énergie. La chaleur dégagée par l'eau qui se congèle est dissipée par un radiateur extérieur à l'appareil.

 Comme pour le phénomène du changement d'état de l'eau en glace, l'expansion qui a suivi l'explosion primordiale du  big-bang a provoqué la baisse de la température et la diminution de l'entropie. La boule de feu originelle a perdu sa simplicité. Et l'injection dans le Vide quantique de l'énergie libérée par l'expansion, a permis à la  multitude de particules  et d'antiparticules fantômes qui le peuplaient  de pénétrer dans la réalité. C'est le début d'une lente ascension vers la complexité. Layser a utilisé  le terme de flèche historique  pour les processus au cours desquels l'ordre croît. La formation de matière s'éloignant de façon ordonnée de l'emplacement du big-bang est le premier événement marqué d'une flèche historique.

 Pour que l'évolution de l'Univers puisse se poursuivre, il était indispensable que les particules ne se dispersent pas dans l'espace cosmique. La gravité a permis  de les rassembler, de former les galaxies peuplées d'étoiles. Dans ces dernières, la densité s'accroît graduellement, la température monte et atteint des dizaines de millions de degrés. Ces astres rejettent leur lumière chaude dans la lumière plus froide de l'espace et accentuent le désordre général de l'Univers. Ce sont des machines à fabriquer du désordre. Comme l'entropie est une mesure moyenne. il peut y avoir des espaces où elle diminue si elle augmente ailleurs. Et là où l'entropie diminue, une structure s'organise. La production de désordre des étoiles fait plus que compenser le déficit en désordre créé par l'organisation de la structure sur les planètes (d'après Trinh Xuan Thuan, La mélodie secrète).

 Des systèmes divers, quasi isolés, dans lesquels l'entropie croît ou décroît rapidement se seraient ainsi formés. Le philosophe des sciences allemand Hans Reichenbach, a introduit la notion de systèmes ramifiés formant hiérarchie. Sur terre, ces systèmes dont la flèche du temps est dirigée dans un sens ou dans l'autre, fonctionnent sur une énergie qui provient, en dernière analyse, du Soleil.

 Ils ont conduit à l'apparition de la Vie et de l'Homme

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