Principe anthropique

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Le principe anthropique est un principe selon lequel, puisque des êtres sapiens tel que l’humain (anthropos en grec) existent, l’univers est nécessairement compatible avec leur existence[1]. L’astrophysicien Brandon Carter en a donné deux définitions :

Principe anthropique faible 
Ce que nous pouvons nous attendre à observer doit être compatible avec les conditions nécessaires à notre présence en tant qu’observateurs.
Principe anthropique fort 
L’univers et donc les paramètres fondamentaux dont celui-ci dépend doit être tel qu’il permette la naissance d’observateurs en son sein à un certain stade de son développement.

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 se produire dans l'univers [réf. souhaitée]. Le principe anthropique dans sa formulation scientifique est attribué à Brandon Carter, mais d'autres avaient avant lui discuté de cette question, comme Robert Dicke à la fin des années 1950 et le Prix Nobel de physique Paul Dirac dans le courant des années 1930.

Différentes formulations[modifier | modifier le code]

La première discussion moderne concernant le principe anthropique (et citant son nom) est due à Brandon Carter en 1974[2], même si ce dernier fait savoir qu'il avait déjà évoqué oralement cette problématique quatre ans plus tôt mais qu'il ne pensait pas alors que ses idées sur la question soient suffisamment mûres pour être couchées sur papier.

Brandon Carter cite deux différentes formulations du principe anthropique :

  • Le principe anthropique faible, selon lequel nous devons prendre en compte que notre position dans l'univers (ou le multivers s'il existe) est nécessairement privilégiée au sens où elle doit être compatible avec l'existence d'une forme de vie évoluée, puisque nous sommes là pour l'observer[3]. Cette démarche conduit à remarquer qu'il est tautologique de constater un certain nombre d'ajustements fins au moins concernant les sites où précisément la vie apparait et s'interroge sur elle-même, et que l'univers ait pour cela un certain âge.
  • Le principe anthropique fort, selon lequel l'univers doit (obligation, et non supposition) avoir des lois et des paramètres fondamentaux afin que des êtres évolués puissent y apparaitre à un certain moment[4].

À la première formulation, Brandon Carter ajoute également ce qu'il appelle des prédictions non anthropiques que d'autres auteurs appelleront comme suit :

  • Le principe anthropique trivial, qui constate que certaines grandeurs physiques ne sont pas contingentes à l'existence de l'espèce humaine mais découlent inévitablement des lois de la physique. En guise d'exemple, B. Carter cite le fait que les étoiles malgré leur grande diversité apparente se distribuent sur une échelle de masse assez étroite plus ou moins centrée sur la masse solaire, c'est-à-dire que le nombre de nucléons d'une étoile est fatalement de l'ordre de 1057. Ce résultat découle de considérations assez simples issues de l'évolution stellaire.

Le principe anthropique fort, si on l'admet, aboutit à trois possibilités[5] :

  • Il existe un ou plusieurs univers organisés pour faire apparaitre des êtres évolués.
  • Les observateurs sont nécessaires non seulement à la constatation, mais même à l'existence d'un univers observable.
  • Il existe un ensemble d'univers avec toutes sortes de conditions. Parmi ces univers, une partie permet l'émergence de la vie sous plusieurs formes et nous sommes peut-être ou peut-être pas dans un tel univers. Voir l'article Multivers.

Les idées liées au principe anthropique ont donné lieu à de nombreuses discussions. Les définitions données par John Barrow et Frank Tipler sont par exemple légèrement différentes de celles proposées initialement par Brandon Carter.

Arguments en faveur du principe anthropique[modifier | modifier le code]

En dehors de l'ajustement fin des paramètres physiques de l'univers, un certain nombre d'éléments mènent à s'interroger sur le caractère anthropique de l'univers.

Probabilité d’obtenir par hasard une protéine[modifier | modifier le code]

Le spécialiste de la modélisation Pierre Périer a calculé la probabilité d’obtenir « par hasard » certaines protéines qui constituent les briques fondamentales de la vie en estimant le nombre maximal de collisions ayant eu lieu dans l’océan primordial où est apparue la vie. Chaque protéine est constituée de 20 acides aminés différents. Or, il existe plus de 2 milliards de milliards de façons de placer 20 entités le long d’une chaîne. Sa conclusion est que, quel que soit le chemin emprunté, la réalisation des différentes probabilités demande plus de temps que l’âge de la Terre (4 milliards d’années)[6].

Notons que selon Harold Morowitz [7] et Mickael Denton [8], pas moins d’une centaine de protéines seraient indispensables à la survie et à la reproduction d’une cellule ‘’primitive’’ (5 pour synthétiser les corps gras, 8 pour l’approvisionnement en énergie, 10 pour la synthèse des nucléotides de l’ARN et de l’ADN et 80 pour synthétiser ses protéines). Ainsi, l’hypothèse d’une création « par hasard » d’une cellule primitive vivante comportant non pas 1 mais 100 protéines semble bien improbable étant donnée la complexité des schémas mis en jeu.

La position de la Terre et son environnement dans l’univers[modifier | modifier le code]

  • Si la Terre n’était pas sur le bord de la galaxie mais en son centre, les astronomes auraient été incapables de voir la galaxie dans laquelle nous nous trouvons et le reste de l’univers.
  • Si le soleil n’était pas à mi-chemin du bord de la galaxie et entre ses deux bras en spirale, les êtres vivants soit auraient été victimes de radiations dangereuses et de poussières de comètes (plus près du centre ou d’un des bras) soit n’auraient pas existé du tout par manque de matériaux lourds pour construire la vie (plus éloigné du centre ou d’un des bras)[9]. De plus, la distance du soleil entre les deux bras de la galaxie demeure constante, lui évitant d’être aspiré par un des bras[10].
  • Si Jupiter et Saturne n’avaient pas existé, leurs masses énormes n’auraient pas servi de « paratonnerres » pour protéger la Terre en attirant les météorites qui l’auraient pulvérisée [11].
  • Si la Lune n’existait pas, l’axe de rotation de la Terre aurait pu changer constamment rendant la vie très difficile, voire impossible [12].
  • Si la distance moyenne entre les étoiles dans notre galaxie était différente de ce qu’elle est, la vie aurait été impossible : plus grande, les produits des explosions des supernovae auraient été tellement diffus que les planètes n’auraient pas pu se former. Plus petite, les orbites des planètes auraient été déstabilisées [13].
  • Si la quantité de matière dans l’univers (les milliards d’autres galaxies et cette « matière noire » que nous ne connaissons pas) était différente de ce qu’elle est, la force d’inertie sur Terre serait modifiée et la vie impossible [14]. Ainsi l’Homme n’apparaît plus comme perdu sur une planète insignifiante au milieu de l’univers : le reste du cosmos lui est indispensable.
  • La nature du soleil est tout à fait surprenante par rapport à celle des autres étoiles : sa masse est supérieure à celle de 90% des étoiles de la galaxie, sa composition, la variation de sa luminosité, son orbite galactique sont aussi inhabituels. Si la nature du soleil avait été différente, la vie aurait été impossible [15].

L’impossibilité d’une bulle de ‘‘vrai vide’’[modifier | modifier le code]

Certains tenants du principe anthropique (notamment Jean Staune) ont développé deux arguments (celui-ci et le suivant) en faveur d’un principe anthropique « superfort ». Ce principe consiste à dire que non seulement l’univers est adapté à l’existence des observateurs que nous sommes, mais aussi à l’existence d’observateurs beaucoup plus intelligents et avancés que nous. Ainsi, si un Créateur existe et a créé l’univers, il a mis des « sécurités » empêchant les observateurs avancés que nous serons dans quelques millions d’années de détruire l’univers par leurs expérimentations.

Le premier argument est l’impossibilité de création d’une bulle de « vrai vide ». Au début des années 1980, l’hypothèse selon laquelle la création d’une bulle de « vrai vide » pourrait conduire à la destruction de notre univers a été prise très au sérieux. Dix ans plus tard, Andreï Linde a montré que cette bulle ne pourrait pas se former si les masses du « quark top » et du « boson de Higgs » étaient supérieures à un certain seuil [16]. La masse du « quark top » a depuis été mesurée et elle s’avère être supérieure au seuil. Celle du « boson de Higgs » n’est pas encore connue mais les estimations la donnent aussi supérieure au seuil [17].

La conjecture de protection chronologique[modifier | modifier le code]

Le deuxième argument est l’impossibilité du voyage dans le temps. Le voyage dans le temps n’entraînerait pas a priori la destruction de l’univers, mais désorganiserait sensiblement sa cohérence et favoriserait le chaos. Il semble donc raisonnable d’envisager que le Créateur de l’univers, s’il existe, ait pris soin de le rendre impossible. C’est ce que Stephen Hawking a appelé la « conjecture de protection chronologique » car elle n’est pas encore démontrée. Cependant, Kip Thorne, chaque fois qu’il a essayé de démontrer que le voyage dans le temps était théoriquement possible via les trous de vers, a vu le trou de ver disparaître avant de pouvoir fonctionner [18].

Arguments contre le principe anthropique[modifier | modifier le code]

Le principal argument des détracteurs du principe anthropique faible est son aspect tautologique. C'est cependant justement cette tautologie qui le rend inattaquable selon ses défenseurs. D’autres arguments ont été évoqués, de type scientifique.

Les univers parallèles [19][modifier | modifier le code]

Andreï Linde a développé un modèle dans lequel des mini-univers s’engendrent les uns les autres. Certains ont les mêmes caractéristiques que leurs parents, d’autres ont connu des mutations qui les rendent très différents. En grossissant, ces mini-univers se détachent de leurs parents et plus aucun contact ni passage d’un univers à l’autre n’est possible. Le cosmos serait donc un ensemble de mini-univers s’engendrant les uns les autres et le nôtre aurait par hasard, seul ou non, les constantes adéquates pour que la vie consciente ait une chance de s’y développer.

Le modèle de Linde implique l’existence d’un grand nombre (1080 ou 10100) d’univers, voire d’une infinité d’univers, peut-être continue ("espace des possibles"; voir Gabriele Veneziano). Il n’est alors plus improbable que nous soyons dans un de ceux ayant reçu par hasard les bonnes constantes au même titre que si l’on joue au loto toutes les combinaisons de front, on est sûr de gagner.

Ce modèle est difficilement vérifiable s’il n’y a pas de connexion possible entre les différents mini-univers. Ces questions sont cependant à l'étude (voir David Deutsch).

La longueur d’absorption du neutron[modifier | modifier le code]

La réaction de fission nucléaire qui permet la mise au point de la bombe A et de la bombe H est fondée sur la longueur d’absorption du neutron. Un neutron frappe un atome d’uranium 235 le transformant en uranium 236. L’uranium 236 étant instable, il éclate en créant deux atomes plus petits et en émettant plusieurs neutrons qui vont à leur tour frapper des atomes d’uranium 235 provoquant une réaction en chaîne.

Si la longueur d’absorption du neutron avait été plus grande, la fission nucléaire, donc les bombes A et H, auraient été économiquement inenvisageables (car nécessitant un volume de matière fissile beaucoup plus important), ce qui, selon les opposants au principe anthropique, va à l’encontre d’un Créateur ayant pour seule finalité la vie et l’homme (L’allemand Otto Hahn découvrant la fission de l’uranium et les possibilités de réaction en chaîne qui en découlaient aurait dit à ses collaborateurs « Dieu ne le permettra pas »). L’astrophysicien Jean-Pierre Petit a développé le concept de principe thanatothropique (« thanatos », la mort en grec) à partir de cette constatation [20].

L’impossibilité de la réaction nucléaire ne correspond cependant pas à une « sécurité » de l’univers au même titre que l’impossibilité d’une bulle de ‘’vrai vide’’ ou l’impossibilité du voyage dans le temps car l’énergie nucléaire peut avoir des applications positives (et mêmes vitales une fois le pétrole disparu) alors que la bulle de « vrai vide » ou le voyage dans le temps ne peuvent aucunement en avoir. Un supposé Créateur, s’il existe, n'avait pas de raison d'interdire la possibilité de l’énergie nucléaire [21].

Débats[modifier | modifier le code]

La connotation clairement finaliste, pour ne pas dire théologique et religieuse, du principe anthropique a suscité de nombreux débats depuis vingt ans dans la communauté scientifique.

  • Chercheurs favorables au principe anthropique fort :

Joe Rosen, Nicola Dallaporta, George Coyne, Trinh Xuan Thuan, Guillermo Gonzalez, Jay Richards, Frank Tipler, Freeman Dyson, Jean Staune, George Smoot.

Einstein a évoqué à un moment de sa vie « l’harmonie des lois de la nature dévoilant une intelligence si supérieure que toutes les pensées humaines et toute leur ingéniosité ne peuvent révéler, face à elle, que leur néant dérisoire » [22]. Cette opinion est pondérée par ce qu'il exprime dans une lettre datée d'un an avant sa mort, vendue sur eBay en 2012[23], où il explique ne croire en l'existence d'aucun Dieu personnel[24].

  • Chercheurs défavorables au principe anthropique fort (mais non au faible) :

Martin Rees, Heinz Pagels, Malcolm Sim Longair, Christian Magnan, Jacques Monod, Steven Weinberg, Jean-Pierre Petit.

Notes[modifier | modifier le code]


Références[modifier | modifier le code]

  1. Brandon Carter-Large number coincidences and the anthropic principle in cosmology-Confrontation of cosmological theories with obvervational data-Symposium IAU n°63-1974
  2. (en) Brandon Carter, Large number coincidences and the anthropic principle in cosmology, in Confrontation of cosmological theories with . observational data, édité par M. S. Longair, pp. 291-298. D. Reidel, Dordrecht, 1974, ISBN 90 277 0457 0. Voir en ligne
  3. Brandon Carter : [...] what we can expect to observe must be restricted by the conditions necessary for our presence as observers.,
  4. Brandon Carter : the Universe (and hence the fundamental parameters on which it depends) must be such as to admit the creation of observers within it at some stage. To paraphrase Descartes, cogito ergo mundus talis est.
  5. Barrow Tipler & Wheeler, The Anthropic Cosmological Principle (Oxford Paperbacks), 1988
  6. Pierre Périer-Communication personnelle à Jean Staune citée dans Notre existence a-t-elle un sens ?-Presses de la Renaissance-2007-p.312
  7. Harold Morowitz-The minimum size of cells-Principles of Bio-molecular Organization-Ed GEW Wostenholme and M O’Connor, JA Churchill-Londres
  8. L’évolution, une théorie en crise-Ed Flammarion-1992
  9. Guillermo Gonzalez-Home alone in the universe
  10. Yu Mishurov et IA Zenina-Yes, the sun is located near the corotation circle-Astronomy and Astrophysics-vol 341, n°1
  11. Donald Brownlee-Rare Earth : Why complex life is uncommon in the universe-Kindle Edition-2000
  12. Nick Hoffman-The Moon and plate tectonics : why we are alone
  13. H Ross-The finger of God-Promise publishing Co-1989
  14. Dennis W Sciama-The unity of universe-Doubleday-1961
  15. Guillermo Gonzalez-Home alone in the universe
  16. Andreï Linde, John Ellis, Marc Sher-Physics Letters-252B-1990-p.203
  17. Jean Staune- Notre existence a-t-elle un sens ?-Presses de la Renaissance-2007
  18. Kip Thorne-Trous noirs et distorsions du temps-Flammarion-1997
  19. Jean Staune- Notre existence a-t-elle un sens ?-Presses de la Renaissance-2007-p.166
  20. Jean-Pierre Petit-Les enfants du diable-Albin Michel-1995-p.104
  21. Jean Staune- Notre existence a-t-elle un sens ?-Presses de la Renaissance-2007-p.173
  22. Albert Einstein-Comment je vois le monde-Flammarion-1979
  23. http://www.richarddawkins.net/news_articles/2012/10/25/einstein-god-letter-sold-on-ebay-for-just-over-3-million
  24. The word God is for me nothing more than the expression and product of human weaknesses, the Bible a collection of honorable, but still primitive legends which are nevertheless pretty childish.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]