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La croissance de la complexité :

Multiplicité des représentations et hypothèse cosmologique adaptative

 

La croissance de la complexité repose t-elle sur un hasard improbable , corrélation statistiquement presque impossible des constantes de couplage des forces d’interaction fondamentales?

S’il faut admettre que la complexité, la vie auto-reproductive  voire la conscience analytique constituent des éléments de plus en plus remarquables auxquels il faut apporter une réponse qui soit autre que la contingence, il existe des solutions simples, au moins sur le principe, qui  envisagerait ou bien une séparation temporelle, l’univers serait récurrent et se modifierait à chaque rebond, ou une séparation spatiale , seule cette partie de l’univers dans notre horizon possèderait ces propriétés remarquables, avec l’idée que d’autres zones seraient impropres à la complexité ou d’autres encore plus remarquables au sens d’une capacité accru à la formation de formes d’organisation complexe.

Avec le désir de s’ouvrir à toutes les hypothèses, d’autres approches plus fumeuses au sens de la modélisation physique envisageraient notre univers comme un cas particulier parmi d’autres univers potentiels, les autres univers nous étant inaccessibles car distincts au sens d’une séparation de dimensions macroscopiques spatiales ou temporelles entre ces différents univers.

La séparation peut aussi être intermédiaire ; il y aurait des univers effectifs mais fantomatiques qui se croiseraient en des zones d’espace mais sans interagir sauf par exemple par la gravitation qui sort aujourd’hui du cadre des interactions complètement descriptibles par la physique quantique.

 

Une autre possibilité, au moins dans l’espaces des idées sinon de la physique, serait la multiplicité absolue des univers possibles au travers de la  multiplicité quantique, tout les univers potentiels auraient une réalité dont une seule serait perceptible par un observateur.

Ces états seraient inaccessibles à chaque observateur au sens large mesurant ou subissant une valeur particulière unique pour chaque nombre quantique associée à chaque particule constituant l’environnement de l’observateur. Il existerait des valeurs potentielles mais non observées de ces nombres quantiques . On pourrait parler de la séparation entre les dimensions non plus spatiales mais intrinsèques entre chaque objet quantiques. Mais soyons conscient que cette séparation n’est pas aussi simple car la modélisation quantique décrit la réalité comme la superposition pondérée d’états potentiels. En outre comment cette séparation pourrait s’envisager comme une séparation, une scission  globale entre plusieurs univers est une question qui apparaît mal abordée par ses adeptes, quand elle n’est pas tout simple rejetée par ses protagonistes car ne pouvant pas donner lieu à une représentation.

 

Face à tout ces modèles plus ou moins idéaux et imaginatif,  n’apportons nous pas néanmoins des réponses trop simples dans leur commune hypothèse de base: ne brouillons nous pas un messager fondamental en le simplifiant et en ramenant le hasard ou le constaté au cas 1 parmi N ?

 

Essayons de dégager ce qui pourrait être une autre voie.

 

Pour que l’univers s’adapte à son objectif il semble exister deux possibilités primaires :

La première possibilité est radicale. Elle peut, même dans une re-formulation modernisée, être perçue comme la réponse historique à un questionnement jugé irrelevant ; la question ne se poserait pas car l’univers physiquement descriptible serait une apparence ou un sous-ensemble d’une structure dont la description nous dépasse et notre univers serait contrôlé , pour simplifier, en tout point mais de l’extérieur. Il s’agit d’une vision gnostique de l’univers : notre univers serait le produit d’une conscience (une pensée d’un  Dieu  ou une représentation partagée) ou une représentation calculable qui ferait que les interactions physiques ne sont que des apparences, le substrat de cette représentation étant tout autre (par exemple une sorte de programme informatique).

Mais nous n’avons aucune idée de la forme que nous pourrions donner à cette structure de contrôle.

Des théories alternatives envisagent que les notions d’écoulement du temps et de séparation spatiale  relèveraient de l’illusion due à nos sens mais que l’univers serait fondamentalement atemporel (et donc a-spatial) ce qui reposerait en tout autre terme la notion d’évolution de la complexité.

Ces hypothèses et alternatives semblent malheureusement s’écarter du scientifiquement démontrable.

 

Une seconde possibilité serait que  l’évolution de l’état passé de l’univers  intègre la connaissance de son état actuel et donc que le passé soit couplé à son devenir. Ce couplage pourrait être permanent : une sorte d’univers Gaïa doté d’une conscience globale qui s’élabore progressivement. Mais, pas plus que dans le cas de l’hypothèse Gaïa au niveau terrestre, on ne distingue aujourd’hui dans les forces physiques  identifiées un niveau de complexité qui pourrait permettre une prise en main de l’univers par lui-même, une sorte de liberté de la volonté, un libre arbitre de l’univers qui dans sa globalité pourrait contrôler son évolution pour tendre vers un but. L’univers a bien une histoire mais son évolution lui est imposée de proche en proche. Les estimations indiquent que ces forces de couplage n’ont pu que très peu changé depuis les premières phases d’évolution. Rien ne permet de dire que les conséquences d’une évolution (par exemple d’une force de couplage) pourrait être perçu par l’élément qui le génère et anticipé  dans ses conséquences. Rien ne permet également de dire par quelle voie les forces de couplage seraient modifiées, cette anticipation devant  s’appliquer pareillement en tout lieu pour conserver à l’univers son homogénéité évolutive.

 

On peut aussi imaginer l’hypothèse que le couplage entre un état  de l’univers et son état objectif  résulte d’un processus lié à la conscience, l’univers passé, perceptible par l’observateur jusqu’à son horizon cosmologique, étant produit par rétro projection d’un état actuel ou futur de l’univers. Cette projection résulterait d’une capacité de la conscience à s’auto créer. La conscience ou l’inconscient des observateurs aurait donc accès à un processus de filtrage parmi des univers possibles ou aurait accès à une dimension supplémentaire surpassant la dimension du temps et permettant de générer un univers primordial adapté., par une sélection d’un état de l’univers, une sorte de fonction d’onde de l’univers contrôlée par les acteurs conscients (mais pas forcément par un processus perceptible ou analysable par leur propre conscience) et qui sélectionneraient un univers compatible de leur existence. Les observateurs seraient re-qualifiés créateurs.

 

On peut également envisager qu’une technologie future permette de créer une boucle temporelle générant l’univers primordial supprimant le problème de la première cause et de la contingence.

Peut-être même notre univers serait presque récurrent et le seul univers possible de ce type  possède t-il les propriétés observées et peut il s’auto -modifier progressivement pour accéder au stade actuel. Mais ceci n’explique pas pourquoi cette évolution est orientée vers la complexité et même la conscience. A moins de considérer que dans une récurrence aléatoire ce soit cet univers particulier que nous observons. Nous rejoignons l’explication liée à la contingence ; l’univers observé ne pourrait être autre.

 

Nous devons enfin évoquer l’hypothèse où ce débat de la probabilité de l’apparition de la complexité  dépasserait non seulement le cadre de l’expérimentable, peut-être même du scientifiquement prouvable, car il serait fondamentalement mal posé et ne  trouverait sa bonne formulation que dans un cadre plus avancé de la représentation de la complexité.

Pour résumer, la modélisation de la physique par les mathématiques peut elle nous démontrer que la formation de la complexité est un processus probable à partir d’un état initial déterminable de l’univers ?

Pour cela nous avons besoin de deux facteurs :

 -que cet état initial puisse être déterminée sans qu’un élément d’incertitude fondamental soit introduit

- que les mathématiques puissent, dans un processus logique, partir d’un état initial du niveau de complexité le plus bas pour se prolonger temporellement dans un processus causal jusqu’au niveau de complexité actuel à une échelle bien supérieure.

Le pari n’est pas gagné …

 

L’hypothèse aujourd’hui employée est que le monde est descriptible par une modélisation mathématique mais cette physique mathématisable implique une représentation des forces fondamentales intrinsèquement probabiliste et non descriptible en termes explicatifs, et nous pousse vers l’inexorable écueil de l’explication partielle , éclatée, imprécise dès qu’un niveau de complexité élevé doit être décrit..

 

Pour résumer au minimum, les tentatives pour modéliser la physique quantique à partir de modèles  fondamentaux, la théorie des cordes étant la plus connue, se heurtent à la difficulté considérable de projeter ces modèles mathématiques, riches de nombreuses solutions potentielle, vers l’état réel des forces fondamentales. Au point qu’il est loin d’être sur que le modèle puisse répondre à cette demande, réintroduisant le hasard et la contingence pure pour introduire l’état constatée de la physique quantique et de ses constantes. Cet état initial de l’univers comporterait alors cette incertitude fondamentale qui en soi nous empêcherait de répondre totalement à la question de savoir si la conscience est probablement ou improbable dans l’absolu.

On peut alors se contenter , et c’est déjà très ambitieux, de désirer répondre à la question de l’improbabilité relative de l’apparition de la conscience si on part d’un état constaté des forces fondamentales et d’un état initial fondamental de l’univers, tel que le modèle du Big-bang tente de le décrire. Pour le moment l’approche historique de la croissance de la complexité se heurte à la modélisation de la formation des structures galactiques, au prix de l’introduction de nouvelles formes de matière et d’énergie non encore observée et requise de façon corrélée par les différentes constations physiques (spectre du fond diffus cosmologique, magnitude des supernovaes, étude statistique des mirages gravitationnels à grandes échelles)

Il existe encore de nombreux trous dans la description du processus physique de formation des structures galactiques, stellaires, systèmes planétaires. La détermination de la probabilité d’apparition de  substrat comme la Terre à partir d’un état initial de l’univers demeure une tâche très complexe que les modèles actuels ne permettent absolument pas d’estimer car il ne sont pas encore en mesure de décrire ou même de justifier qualitativement qu’un tel enchaînement est possible.

 

A l’autre bout de la démarche les modèles mathématiques permettent ils de décrire l’organisation croissante de la complexité du niveau fondamental vers les formes organisées , sans même adresser le problème de l’apparition du vivant à partir des formes non organiques?

 

Abordons un aspect, celui de la multiplicité des atomes. Cette multiplicité peut être modélisée de façon approchée grâce à une physique mathématisable mais la recherche de solutions précises des caractéristiques des atomes à partir des équations quantiques constitue déjà un problème d’une extrême difficulté. Pourtant que fait le monde physique, dans le cas particulier de la superposition de nucléons et d’électrons pour former des atomes ou dans un système général de particules en interaction dynamique, sinon transformer sans cesse ses grandeurs observables résultant de la combinaison par superposition d’interactions, comme si la physique du réel résolvait précisément et immédiatement les équations les plus complexes.

Ces équations sont le fruit du modèle humain du monde pour lequel l’Homme et ses aides informatiques n’aboutissent qu’à des valeurs approchées au terme de calculs interminables.  Cette capacité de parallélisme du réel, reposant sur la physique quantique, est celle de créer de l’actuel par superposition pondérée de réels potentiels. Elle s’oppose à nos capacités limitée par la sérialisation de nos processus de calculs. D’où le désir de changer de substrat dans nos tentatives de calcul pour remplacer l’électronique macroscopique par une électronique de niveau quantique. Mais même si nos capacités nous permettent dans le futur de converger dans un temps limité vers des déterminations exactes de grandeurs observables au niveau de la  physique atomique voire moléculaire , la question se pose de la capacité des mathématiques à rendre résolvable des questions relatives à de plus haut niveau de complexité.

 

L’introduction depuis un siècle des modèles mathématiques dans la description de la diversité du vivant, voire dans des premières approches analytique de la  conscience animale, y compris  la notion de conscience humain qui n’est qu’un niveau quantitativement différent de complexité, relève d’une autre gageure. Chaque niveau de complexité fait appel à un nouveau niveau d’émergence qui signifie qu’un niveau de complexité ne peut se déduire du comportement des éléments le constituant. Chaque niveau « émerge » du niveau précédent  et nécessite une modélisation sur la base de valeurs et de règles d’évolution propre à ce niveau. Il suffit d’ailleurs de décrire une collection d’objets semblables mais dans un agencement particularisé pour être limité dans la précision des réponses  que peut apporter le modèle.

Il ne s’agit pas de dévaloriser cet outil remarquable et unique de l’approche quantitative ou globale qu’assure les mathématiques ( et d’ailleurs que proposer d’autre ?) mais il peut être utile de questionner, de relativiser la portée des réponses qu’elle peut apporter.

 Le succès des mathématiques repose sur la recherche des symétries et plus généralement des invariances dans l’objet de la description mais cette grille semble dans son universalité d’application limitée non pas dans ses réponses partielles (on trouvera toujours des paramètres à ajuster à un modèle mais les équations ne sont pas toujours résolvables) , la résolution peut être parfaite par une approche numérique point à point mais non globale et tous ces modèles perdent très rapidement de leur cohérence. On a une approche processus mais les objets sont décrits sans continuité ou cohérence entre les modèles.

Si rien ne permet de déclarer dès aujourd’hui l’échec dans la recherche de l’équation ultime, qui rendrait compte de l’ensemble de l’ensemble de la combinaison des forces fondamentales, on peut déjà souligner que cette recherche apparaît exponentiellement complexe.

Mais si cette équation ultime avait comme velléité de décrire des échelles élevées de complexité à partir du niveau le plus fondamental, alors la possibilité d’un tel système d’équations semble  rejeter dans les limbes de l’histoire de la physique mathématique.

 

Vouloir répondre à la question de l’improbabilité d’une complexité élevée renvoie fatalement à la question de l’universalité du processus mathématique. Ce processus repose sur  la définition d’objets élémentaires, l’équivalent d’un alphabet et de règles relationnelles et de transformation. Ces objets élémentaires sont associées à des grandeurs physiques sur lesquelles s’appliquent des liens opératoires de type superposition d’effets et dont on pose l’équivalence dans une relation causale ou, si la relation causale ne peut être établie rigoureusement, au moins un bornage par d’autres grandeurs. Cette association peut reposer sur des postulats, c’est-à-dire à des constats physiques non déductibles d’autres relations, par exemple l’invariance de la célérité de la lumière dans le vide. Puis par un processus de déduction logique qu’on appelle démonstration, ces relations aboutissent par équivalence à des formes relationnelles calculables. Il s’agit du seul processus  logique connu aujourd’hui compatible de la notion de démontrabilité.

Mais est il le plus efficace dans l’étude de  toutes les échelles  et sommes nous  fatalement  restreint à une lecture particulière voire parcellaire de la réalité ?  La découverte grecque des mathématiques remontant à vingt-cinq siècles, pour remarquable et pour totalisant qu’elle semble apparaître, pour évolutive qu’elle soit surtout dans ses prolongements modernes, est-elle en soi l’approche ultime qu’aucune autre conscience ne pourrait dépasser ?

La difficulté d’une alternative n’exclut pas son absence. Pour autant les mathématiques étant en perpétuelle évolution, il n’est pas dit que ces prolongements théoriques ne permettront pas de mieux modéliser la réalité.

En outre une (improbable ?) alternative pourrait aussi ne pas répondre au problème de l’improbabilité d’un haut niveau de complexité.

 

Néanmoins la question mérite d’être posée. L’approche mathématique est elle partout appropriée ? Cette approche serait-elle dépassable peut-être par l’homme, voire par des  formes supérieures de complexité, de « conscience », peut-être présent en d’autres lieux de l ‘univers ? Une toute première étape à cette réflexion : notre propre niveau logique nous permet-il d’aborder d’une telle question même si la définition précise d’une telle réponse est éventuellement rejetée à un niveau supérieur de capacité logique que l’Homme ou ses aides informatiques programmé par l’homme ne peut atteindre ?

 

Le problème de l’apparition de la conscience fait en outre intervenir une troisième étape.

Admettons ce que nous ne pouvons aujourd’hui démontrée, c’est-à-dire à la fois que l’apparition d’un substrat terrestre soit probable mais aussi que l’apparition du vivant à partir des atomes disponibles soit elle aussi probable sur une base théorique par des processus chimico-mécaniques  .

 Il demeure le problème de l’évolution du vivant d’une forme élémentaire déjà complexe vers une forme évoluée capable de conscience, autrement dit, existe t-il une théorie de l’évolution qui permettent de répondre à la probabilité de notre apparition ou d’une forme de conscience au moins équivalente ?

Observons que plus la complexité est élevée, plus le niveau de contingence s’accroît. L’évolution du vivant repose partiellement sur une réutilisation pour une fonction nouvelle d’une ressource exploitée pour une fonction initiale bien différente et ceci à toutes les échelles, de la cellule à l’organisme dans son biotope. La complexité n’a pas autant besoin de se reposer systématiquement sur une mutation qui dans ses aspects aléatoires possède souvent des propriétés négatives. Ainsi , au niveau des cellules des recombinaisons de gènes entre 2 générations assurent de nouvelles synthèses protéiniques. Des relations symbiotiques permettent aussi d’accroître l’efficacité par des combinaisons innovantes, par exemple avec les mitochondries pour la production d’énergie. Au niveau des organismes, l’apparition des ailes relève par exemple de la réorientation d’une capacité d’isolement thermique qu’assurait le plumage. La marche du vivant n’est peut-être pas aléatoire mais sûrement opportuniste. De fait l’évolution vers le progrès en est accélérée.

Mais il existe un nombre considérable d’évènements apparemment fortuits qui conduisent à l’émergence  voici 3 à 7 millions d’années, probablement en Afrique, d’une conscience analytique suffisamment évoluée pour bâtir une culture transmissible et acquérir une grande profondeur de connaissance sur l’univers.

Faut il faire reposer ce hasard sur la pluralité des mondes habitables  et ne réduire la recherche d’une explication non fortuite au problème du couplage précis des forces fondamentales qui permettent la combinaison chimique des éléments organiques sur un substrat planétaire orbitant autour d’un étoile stable ?

Le problème est au moins posé.

 

Admettons de plus  ce qui est assez réaliste, que l’homme pour remarquable qu’il soit, ne soit effectivement pas une fin en soi . Des modèles de l’évolution considèrent qu’il n’y pas de cheminement auto-organisé vers la conscience ; l’apparition de la conscience n’est qu’un phénomène statistique face à la multiplicité des espèces vivantes, sans couplage et retro action dans les niveaux d’organisation des espèces. C’est un point de vue très défendable. On peut y opposer le nombre de formes évoluées récentes  notamment chez les mammifères qui disposent d’une plus grande autonomie vis-à-vis de leur environnement.

Dans ces modèles de la statistique pure  l’évolution n’est pas orientée vers la recherche de la complexité et la probabilité d’une forme de conscience nécessite un modèle calculable « simple ». Plus simple e ntout cas que dans les modèles qui font intervenir la croissance orientée  vers la complexité. Dans ces modèles la probabilité d’apparition de formes complexe est naturellement plus élevée mais sa détermination reposant sur des couplages entre espèces ou au sein d’un  organisme, dans le couplage entre le génotype et le phénotype, est infiniment plus complexe à estimer.

En tout état de cause tout modèle qui décrit de façon naturelle, sans intervention externe, l’apparition de formes évoluées du vivant ne donne aucune finalité particulière à l’homme. En conséquence il  pourrait théoriquement exister des niveaux de complexité encore supérieures ailleurs dans l’univers .

La notion de complexité est mathématisable au sens de la théorie de l’information. Une question beaucoup plus floue serait de lui donner une correspondance à un état supérieur au sens des capacités qualitatives de conscience. Par définition il nous est difficile de concevoir une capacité d’abstraction supérieure à celle de l’homme, ne sachant même pas si nous devrions parler d’abstraction. La question rejoint évidemment celle de la question de dépassement des mathématiques dans le représentation du monde.

Et pour que de telles formes existent, il faudrait pour cela probablement des évènements fortuits encore bien plus nombreux, au minimum la possibilité pour une conscience de même profondeur que celle de l’Homme d’évoluer sur une durée suffisante pour passer à un stade supérieur ce qui rend les circonstances de sa création encore plus improbable, encore plus proche d’une quasi impossibilité statistique.

Si l’émergence de l’homme peut s’expliquer par une suite disons heureuse, l’émergence d’une complexité de magnitude plus élevée pourrait rejeter comme improbable l’introduction explicative du hasard ou du nombre suffisant d’espace habitables.

Autrement dit le problème se pose t-il juste en terme de couplage hiérarchique de forces ou en terme de couplage étroit de la conscience et de l’univers qu’il perçoit ?

 

Le seuil est étroit vers des réflexions hors du cadre réaliste mais la question de la complexité mérite d’être reposée dans une approche élargie, à condition toutefois de conserver une approche logique à notre questionnement et d’apporter des possibilités de réponse qui reposent sur une contestation critique.