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La conscience quantique

Document Avataralch.

Hypothèse

Le sous-titre de cet article calmera certainement l'énervement latent des lecteurs physiciens ou neurologues qui se seraient focalisés sur le titre. En effet, dans cet article nous allons tenter de distinguer le bon grain de l'ivraie afin de recentrer le débat le cas échéant autour d'une théorie très spéculative qui de ce fait n'a pas nécessairement bonne presse dans les clubs scientifiques.

Existe-il un lien entre la conscience humaine et la physique quantique ? Si pour la majorité des chercheurs la question est  ridicule ou du ressort de l'ésotérisme, il reste une poignée d'irréductibles pour lesquels la question se pose sérieusement car un certain nombre d'expériences de physique quantique soulèvent en effet cette possibilité. Si la majorité a souvent raison, nous savons aussi que parfois elle se trompe, ce qui nous offre une bonne excuse pour explorer le sujet.

À la question de savoir si les paradoxes de la physique quantique représentent un problème, le physicien Richard Feynman (1918-1988) répondit : "Je ne peux pas définir le vrai problème, donc je suppose qu'il n'y a pas de réel problème, mais je ne suis pas sûr qu'il n'y ait pas de réel problème." Réponse confuse pour un sujet confus, on ne sera pas étonné de la réponse de Feynman qui ne rejette pas l'idée qu'il s'agit d'un problème complexe, autrement dit d'une énigme pour la science.

En partant du constat que personne ne comprend ce qu'est la conscience et comment elle fonctionne et qu'il en est de même à propos de la physique quantique, certains chercheurs se sont demandés si cette similitude voire ce lien potentiel ne serait pas plus qu'une coïncidence ? Mais affirmer une telle relation sans preuve est un peu cavalier et tout chercheur rationnel replacerait son auteur à sa juste place, lui rappelant les principes de la méthode scientifique et les précautions à prendre avant d'avancer la moindre théorie sans preuve. En effet, peut-on tout d'abord comparer la physique quantique au cas tout aussi complexe de la conscience ? Quelle expérience ou quelle preuve permettrait d'établir cette comparaison ? Bien téméraire serait celui qui pourrait prouver quoi que ce soit et s'aventurerait dans cette voie. On peut juste affirmer que non pas la conscience mais le cerveau fonctionne sur base des principes de la chimie (l'échange d'ions) et de l'électromagnétisme (l'influx nerveux) avec lesquels il a apparemment bien plus d'affinités qu'avec les lois de la physique quantique.

Illustration du cerveau dans un état de spin quantique positif symbolisé par une image rouge. En réalité, rien ne prouve que le cerveau fonctionne comme un objet quantique. Document Davidope pour Quanta Magazine.

Pour les uns la conscience est une réalité, mais une illusion pour d'autres, tandis que la plupart des chercheurs pensent que nous n'avons toujours pas compris ce qu'est la conscience... - ce qui est un fait - pas plus que la réalité de la physique quantique si on en juge par les nombreux paradoxes qu'elle présente. Le débat est lancé !

Face au mystère que représente la conscience, certains chercheurs imaginent pouvoir l'expliquer grâce à la physique quantique. Bien qu'une majorité de chercheurs soient sceptiques à l'idée de comparer les deux concepts et d'essayer d'expliquer l'un par l'autre, dans l'impossibilité de comprendre la nature de l'un comme de l'autre, certains chercheurs trouvent légitime d'explorer toutes les hypothèses. Si ce principe est acquis, reste à trouver la bonne méthode sans poser la charrue avant les boeufs.

A priori, sans preuve d'un lien quelconque, l'idée de comparer la conscience et la physique quantique peut sembler absurde, mais elle n'est pas arbitraire. En effet, d'un côté nous savons que la nature de l'esprit rend les physiciens mal à l'aise car en cette matière la théorie quantique explore des voies totalement inconnues. D'un autre côté, les ordinateurs quantiques sont capables de réaliser des calculs impossibles pour des ordinateurs ordinaires, ce qui tend à démontrer que le cerveau humain peut réaliser des actions qui aujourd'hui dépassent l'entendement humain ainsi que les capacités de l'intelligence artificielle. Mais entre les multiples dimensions virtuelles qu'explore un calcul quantique et la réalité de la conscience, il est difficile de voir l'intervention de la physique quantique mais il n'empêche que les adeptes de la "conscience quantique" franchissent allègrement ce pas alors qu'en réalité personne ne peut démontrer l'existence d'un éventuel lien entre les deux concepts, une idée qui fait même sourire la plupart des physiciens et des chercheurs en neurosciences tant elle paraît déplacée ou naïve et prouve tout simplement que la personne ne maîtrise aucun des deux sujets.

L'effet de l'observateur en physique quantique

La physique quantique est la meilleure théorie cadre que nous ayons inventée pour décrire le monde au niveau fondamental des atomes et des particules élémentaires. Mais nous savons également qu'elle cache de nombreux paradoxes sous-entendant que les lois sont approximatives et incomplètes. L'un des paradoxes les plus célèbres est la fameuse expérience de la double fente de Young démontrée pour la première fois en 1801 dont le résultat varie selon qu'on choisit ou non de mesurer certaines propriétés des particules concernées. Cette énigme comme celle de la nature de la lumière sont des casse-têtes depuis plus de deux siècles et celui qui peut les expliquer est assuré d'accéder directement au prix Nobel de Physique !

En résumé, le simple fait de regarder (ou de mesurer) l'évènement ou même d'anticiper le fait qu'on va regarder l'évènement provoque ce qu'on appelle l'effondrement de la fonction d'onde et l'apparition ou la survie d'un seul état quantique. Tout se passe comme si dame Nature "savait" d'avance ce que l'observateur allait faire !

Document DoD Live.

Le problème dans cette conclusion est l'expression "comme si" qui souligne clairement que nous ne sommes pas certain qu'il s'agit de la bonne explication. En effet, le résultat de cette expérience signifie-t-il vraiment que l'effondrement quantique s'est produit lorsque nous avons effectué la mesure ou lorsque le résultat de la mesure affecta a priori notre conscience ? S'il n'existe pas de "variable cachée" comme l'ont confirmées d'autres expériences dont celle d'Alain Aspect (cf. le paradoxe EPR), "l'effet de l'observateur" est-il une réalité ? Il est impossible de le confirmer comme de l'infirmer mais il semble que la conscience et la physique quantique sont quelque part liées sans qu'on comprenne comment.

Comme l'avouait dans les années 1930 le physicien hongrois Eugène Wigner (1902-1995), "il s'ensuit que la description quantique des objets est influencée par les impressions qui entrent dans ma conscience [...] Le solipsisme peut être logiquement cohérent avec la mécanique quantique actuelle." John Wheeler (1911-2008) qui réalisa également des expériences de Young croyait même que la présence d'êtres vivants est capable de transformer une multitude d'états quantiques ou de potentialités en une histoire concrète. Si la théorie est plausible, encore faut-il l'expliquer, ce que personne n'a été capable de faire.

Wheeler estimait que nous faisons partie d'un "univers participatif" : "nous devenons des participants à l'évolution de l'Univers depuis ses débuts" écrit-il dans son livre "At Home in the Universe" (1994). Le physicien Roger Penrose mathématicien et professeur émérite du Birkbeck College de Londres va dans le même sens quand il suggère que ce lien pourrait fonctionner dans l'autre direction : si la conscience pourrait affecter un phénomène quantique, dans ce cas pourquoi ne pas imaginer que la physique quantique serait impliquée dans la conscience ?

Ce qu'on surnomme "l'effet de l'observateur" va à l'encontre de l'hypothèse de base qui prévaut derrière toute science : le fait qu'il existe un monde objectif, indépendamment de l'observateur. Si la façon dont le monde se comporte dépend de la manière de l'observer ou de le mesurer, dans ce cas que signifie réellement la "réalité" ? Bien que divers physiciens, mathématiciens et philosophes ont sérieusement étudié la question et publié des livres sur le sujet, depuis 1801 personne n'a trouvé la réponse et même les génies restent muets, ce qui témoigne bien de l'embarras des chercheurs.

Sans réponse de la science, certains chercheurs ont conclu prématurément que l'objectivité était une illusion et que la conscience doit avoir un rôle actif dans la théorie quantique. Pour d'autres, cette affirmation n'a aucun sens. Pour montrer toute l'inepsie de cette théorie, Albert Einstein affirma un jour que la Lune n'existe pas; elle n'existe que quand on la regarde !

John A. Wheeler à l'Université de Princeton en 1967. Document The New York Times.

Dans le monde macroscopique il est difficile de démontrer que les lois quantiques s'appliquent encore. En revanche, il en est autrement à l'échelle quantique où de nombreuses expériences démontrent que la réalité, si elle n'est pas une illusion est en tous cas étrange.

Et si on partait de l'hypothèse que la conscience influençait réellement les phénomènes quantiques ? Dans ce cas, la théorie quantique serait nécessaire pour comprendre le fonctionnement du cerveau. Après tout, comme les objets quantiques peuvent apparemment être à deux endroits en même temps, un "cerveau quantique" pourrait imaginer simultanément deux idées mutuellement exclusives... Malheureusement, aucune expérience n'a jamais confirmé une telle éventualité. Ce que nous pensons faire simultanément sont en fait des actions menées en parallèle par différents systèmes corportels (nerveux, musculaire, etc) ou des actions séquentielles très rapprochées dans le temps. Mais cela n'a rien à voir avec un comportement quantique qui travaille dans ce qu'on appelle plusieurs "dimensions".

Quoiqu'il en soit, ces idées sont spéculatives et pour l'heure tout indique que la physique quantique ne joue aucun rôle fondamental dans le fonctionnement du cerveau ou de la conscience. En attendant de le prouver, cette possibilité n'est pas exclue et montre à quel point la théorie quantique nous oblige à repenser la réalité.

Loin d'être découragé par cette réponse, dans son célèbre livre "L'esprit, l'ordinateur et les lois de la physique" (1994, traduit de "The Empereor's New Mind", 1989), Penrose va encore plus loin et se demande si les structures moléculaires du cerveau seraient capables de modifier leur état en réponse à un seul évènement quantique ? Si c'est le cas, alors ces structures pourraient peut-être adopter un état de superposition quantique, comme le font les particules dans l'expérience de la double fente. Si de telles superpositions quantiques existent, se manifestent-elles dans la façon dont les neurones s'activent pour échanger des signaux électriques ? Penrose estime que c'est possible et que notre capacité à maintenir des états mentaux apparemment incompatibles n'est pas un caprice de la perception ou le signe d'un dysfonctionnement du cerveau, mais un véritable effet quantique.

Après tout, quand on voit les performances de certaines personnes y compris les perceptions paranormales de certaines d'entre elles, il faut reconnaître que le cerveau humain est capable de gérer des processus cognitifs qui dépassent de loin les capacités des ordinateurs même si pour la grande majorité de la population l'intelligence artificielle n'est pas une erreur de langage quand on en juge par l'excellence des réponses de l'ordinateur Watson d'IBM.

Le modèle Orch-OR appliqué à la cognition quantique

Selon Penrose, le cerveau quantique fonctionnerait selon ce qu'il appelle une "réduction objective orchestrée" ou Orch-OR (Orchestrated Objective Reduction). La "réduction objective" correspond à la réduction ou effondrement de la fonction d'onde (c'est-à-dire de l'interférence quantique ou la superposition d'états) et serait donc un processus physique réel, comme la condensation de l'air rend la vapeur visible.

Dans le modèle Orch-OR, Penrose imagine que la gravité est responsable de l'existence des objets usuels, de la chaise aux planètes, et n'ont pas d'effets quantiques. En effet, les expériences montrent que les superpositions quantiques deviennent impossibles pour des objets beaucoup plus grands que les atomes car les effets gravitationnels écrasent les effets électromagnétiques ou quantiques, empêchant deux états incompatibles de coexister dans l'espace-temps. Mais cela pourrait bientôt changer si on en croit une expérience porteuse de beaucoup d'espoirs dont les résultats furent publiés en 2018 dans laquelle l'enchevêtrement quantique fut observé pour la première fois à l'échelle macroscopique (taille d'un cheveux) ! À cette échelle, on pourra probablement observer (visuellement) la physique quantique en action et faire de nouvelles expériences pour enfin tenter de comprendre son action et son rapport avec la gravitation. Affaire à suivre.

Les microtubules dans le modèle classique et celui spéculatif de Hameroff et Penrose. Document anonyme adapté par l'auteur.

Penrose a développé son modèle Orch-OR avec l'anesthétiste et professeur américain Stuart Hameroff de l'Université d'Arizona connu pour ses études sur la conscience. Dans son livre "Les ombres de l'esprit" (1995, traduit de "Shadows of the Mind", 1994), Penrose propose que les structures impliquées dans cette cognition quantique pourraient être les microtubules, des brins de protéines qui assurent la structure des cellules qu'on retrouve également dans les neurones. Penrose et Hameroff soutiennent que les états de vibrations des microtubules correspondent à une superposition d'états quantiques. À l'échelle de la nanoseconde, les microtubules changeraient d'état et agiraient comme les portes logiques d'un ordinateur quantique, laissant passer ou bloquant l'information. Mais leur théorie très hardie fut aussitôt critiquée car il n'existe aucune preuve qu'une telle action existe, encore moins qu'elle agissse à distance (ce qui est le cas en physique quantique où les expériences EPR ont montré que l'enchevêtrement est maintenu aussi grande que soit la distance entre les particules, ce qu'on appelle l'inséparabilité quantique).

Certains auteurs favorables à la théorie de Penrose ont suggéré que l'idée de superpositions quantiques dans les microtubules était soutenue par des expériences décrites en 2013, mais en fait ces études ne faisaient aucune mention d'effets quantiques. En outre, il semble que la théorie Orch-OR fut écartée par une étude publiée en 2000. En effet, le physicien et cosmologiste Max Tegmark du MIT a calculé que les superpositions quantiques des molécules impliquées dans la signalisation neuronale ne pouvaient survivre même pendant la fraction du temps nécessaire pour qu'un tel signal se propage entre deux neurones.

D'autres chercheurs auraient découvert des preuves d'effets quantiques chez les êtres vivants. Mais ces découvertes sont très douteuses et n'ont jamais convaincu personne. Car il faut savoir que les effets quantiques tels que la superposition d'états sont facilement détruits en raison d'un processus appelé la décohérence. Ce phénomène est provoqué par les interactions de l'objet quantique avec son environnement et il est très difficile de les éviter, même en isolant l'objet. On y reviendra à propos de la fabrication d'un ordinateur quantique.

Si dans une machine, on peut encore retarder l'effet de la décohérence en isolant l'objet quantique de son environnement en le refroidissant par exemple près du zéro absolu ou au moyen de techniques plus sophistiquées (magnétique, laser, etc), dans un corps humain consitué de cellules vivantes chaudes et humides, la décohérence devrait être extrêmement rapide. Comme nous l'avons expliqué à propos du fonctionnement du système nerveux, les signaux transmis par les neurones sont des impulsions électriques provoquées par le passage d'ions à travers les parois des cellules nerveuses. Si l'un de ces atomes chargés se trouvait dans une superposition d'états et entrait en collision avec un neurone, Tegmark a montré que l'enchevêtrement quantique devait disparaître en moins d'un milliard de milliardième de seconde. Or il faut au moins dix mille milliards de fois ce temps soit une fraction de milliseconde pour qu'un neurone transmettre un influx nerveux. Par conséquent, les théories sur les effets quantiques du cerveau sont considérées avec beaucoup de scepticisme par les spécialistes, ce qui ne veut pas dire qu'elles soient irréalistes mais rien ne prouve aujourd'hui que cela existe.

Malgré les attaques de ses confrères, Penrose reste persuadé que sa théorie Orch-OR est une réalité. Malgré les calculs de Tegmark sur la décohérence potentielle dans les neurones, d'autres chercheurs ont trouvé des "preuves" d'effets quantiques dans les êtres vivants : chez les oiseaux migrateurs qui utilisent la navigation magnétique pour s'orienter, chez les plantes vertes lorsqu'elles assurent la photosynthèse ainsi que dans les atomes de phosphore qu'on retrouve notamment dans la molécule d'ATP. Cette dernière découverte appuyerait donc la théorie de Penrose. Voyons de quoi il s'agit.

La théorie de Matthew Fisher

Dans une étude publiée en 2015 (en PDF sur arXiv), le physicien Matthew Fisher de l'Université de Californie à Santa Barbara a soutenu que le cerveau pourrait contenir des molécules capables de supporter des superpositions quantiques plus robustes que les microtubules ou les neurones. Plus précisément, il estime que les noyaux d'atomes de phosphore peuvent présenter cette capacité. Mais immédiatement, Fisher s'est désolidarisé des supporters de la "conscience quantique", s'attachant uniquement à démontrer l'intrication quantique dans les noyaux de phosphore ou apparentés.

Modèle de la molécule d'ATP. Document Wikimedia.

Nous savons que les atomes de phosphore sont présents dans toutes les cellules vivantes, généralement sous forme d'ions phosphate (PO43-). Ces ions constituent l'unité de base d'énergie des cellules. La machinerie cellulaire stocke une grande partie de cette énergie dans des molécules appelées ATP (adénosine triphosphate), une grosse molécule contenant une chaîne de trois groupes phosphate liés à une molécule organique azotée. Sa formule chimique est C10H8N5O13P3 et se présente dans l'espace comme une petite grappe de raisin contenant 39 atomes de ~499 g/mol.

Pour utiliser cette énergie, la machinerie cellulaire doit dissocier l'un des groupes phosphates de la molécule. C'est ici qu'intervient la théorie de Fisher. Il suggère que deux ions phosphate pourraient exister dans une superposition d'états ou intrication quantique. Dans un état intriqué, le spin d'un noyau de phosphore n'est pas indépendant mais dépend de celui de l'autre. De cette façon, les spins des atomes de phosphore pourraient résister à la décohérence pendant un jour ou deux, même dans les cellules vivantes.

Fisher est d'accord avec Tegmark sur le fait que les vibrations quantiques, comme celles postulées par Penrose et Hameroff, sont fortement affectées par leur environnement et "décohèrent presque immédiatement". En revanche, les spins nucléaires n'interagissent pas très fortement avec leur environnement. Cependant, y étant malgré tout sensible, le comportement quantique des spins nucléaires du phosphore devrait être "protégé" de la décohérence. Pour y parvenir Fisher suggère que les atomes de phosphore pourraient être intégrés dans des objets plus gros appelés des "molécules de Posner", du nom du chercheur américain qui découvrit en 1975 dans un os observé aux rayons X d'étranges amas constitués de neufs ions de calcium associés à six ions de phosphore.

Pour prouver sa théorie pour laquelle il ne possède actuellement que des indices, Fisher a décidé d'explorer la manière dont l'ion de lithium pourrait traiter des maladies mentales. Selon Fisher, grâce aux molécules de Posner, les spins de phosphore pourraient résister à la décohérence pendant des périodes significatives, ce qui signifie qu'ils pourraient influencer le fonctionnement du cerveau. 

Principe de la théorie de Fisher appliquée aux molécules de Posner et que certains aimeraient étendre à la "conscience quantique". Document Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine adapté par l'auteur.

L'idée de Fisher est de faire absorber des molécules de Posner par les neurones. Une fois à l'intérieur, les molécules de Posner pourraient déclencher un influx nerveux vers un autre neurone et libérer leurs ions de calcium. En raison de l'enchevêtrement quantique existant dans les molécules de Posner, deux de ces influx pourraient à leur tour s'emmêler, équivalent à une sorte de superposition quantique d'une "pensée". Selon Fisher, "si le traitement quantique avec des spins nucléaires se déroule effectivement dans le cerveau, ce serait un phénomène extrêmement courant, se produisant presque tout le temps".

L'idée de Fisher est intéressante car les médicaments au lithium sont déjà largement utilisés pour traiter les troubles bipolaires. Ils fonctionnent, mais une fois sur deux on sait pas pourquoi (ils fonctionnent sur certains neurones et pas d'autres), et personne ne sait vraiment comment. Mais Fisher pense détenir une début de réponse après avoir lu un article rapportant que les médicaments au lithium avaient des effets différents sur le comportement des rats selon l'isotope de lithium utilisé. Cette observation est très déroutante car d'un point de vue chimique, cela signifie que différents isotopes se comportent presque de manière identique. Par conséquent, si le lithium fonctionne comme un médicament conventionnel, alors les isotopes devraient tous produire le même effet. Or apparemment, ce n'est pas le cas. Il faut donc trouver l'intrus ou pourquoi il en est ainsi.

Fisher a découvert que les noyaux de différents isotopes de lithium peuvent présenter des spins différents. Cette propriété quantique pourrait affecter la façon dont agissent les médicaments au lithium. Ainsi, si le lithium se substitue au calcium dans les molécules de Posner, les spins de lithium pourraient "sentir" et influencer ceux des atomes de phosphore, et ainsi interférer en créant une intrication quantique.

A ce jour, l'idée de Fisher n'est rien d'autre qu'une expérience de pensée parmi d'autres car outre le manque d'études cliniques sur le sujet et notre incapacité à expliquer pourquoi le lithium peut traiter le trouble bipolaire, nous ignorons ce qu'est la conscience. À ce stade, la théorie de Fisher est plus intrigante qu'autre chose mais mérite qu'on l'approfondisse.

Peut-on tester la théorie de Fisher ? Il existe plusieurs façons de la tester, en commençant par vérifier si les spins du phosphore dans les molécules de Posner peuvent conserver leur cohérence quantique pendant de longues périodes. Mais une fois de plus, Fisher rappelle qu'il ne veut pas être associé aux théories sur la "conscience quantique", qu'il considère au mieux comme hautement spéculative.

L'étude de Fisher a suscité un certain intérêt de la communauté scientifique dont celui de l'Institut Perimeter de recherche théorique fondé au Canada en 1999 que Stephen Hawking considéra comme "l'un des plus grands centres de recherche en physique théorique du monde" et que Carlo Rovelli apprécie également quand il s'agit de discuter de sciences. Nous verrons si l'avenir donne raison à Fisher et ses supporters car pour l'instant tout cela reste théorique.

Le problème difficile de la conscience

La plupart des physiciens espèrent que la conscience et le cerveau n'ont rien à voir avec la théorie quantique et vice versa. La première raison est que nous ignorons ce qu'est la conscience et ensuite parce que nous ne possédons pas de théorie pour la décrire. Si nous savons à quoi ressemble les couleurs par exemple et pensons savoir où est traitée l'information correspondante dans le cerveau, nous savons que celui-ci est maléable et que des personnes n'ayant que 10% du volume de leur cerveau sont malgré tout capables d'appréhender le monde comme chacun d'entre nous. Le problème de la physiologie du cerveau est donc beaucoup plus complexe qu'on l'imagine.

De même, si nous pouvons associer des régions fonctionnelles du cerveau à chacun de nos sens, nous n'avons aucun moyen de communiquer la sensation autrement qu'en l'associant à des mots parfois très éloignés de l'impression que l'on ressent.

Bien que de plus en plus de personnes s'intéressent à la "conscience quantique" et que de nombreux articles traitent du sujet, à y regarder de près, il s'agit essentiellement de rédacteurs plus ou moins amateurs et d'articles de vulgarisation. Leurs articles ressemblent à ces idées "New Age" invraisemblables prétendant par exemple que la physique quantique offre une explication plausible des phénomènes paranormaux (par exemple la télépathie, la prémonition ou la psychokinésie où l'esprit agirait sur la matière).

Document GettyImages.

En fait, de tels propos ne font pas avancer la science, que du contraire. En effet, en imaginant car rien ne le prouve, que la télépathie ou la télékinésie par exemple s'expliquerait par la physique quantique, sachant que ces phénomènes paranormaux ne s'expliquent pas scientifiquement, jusqu'à preuve du contraire ils appartiennent toujours aux pseudosciences. Mais en prétendant que la vrai science dont fait partie la physique quantique serait capable de les expliquer, il galvaude le rôle des chercfheurs et de la science que certains pourraient juger finalement trop "superciciels" et enclin à "croire n'importer quoi" et se tourner cette fois pour de bon vers les pseudosciences voire même la religion pour y trouver des réponses. Bref, confondre science et pseudoscience est un jeu dangereux et une incohérence totale qui ne mêne à rien d'utile.

Malheureusement, conséquence de cet amalgame, certains chercheurs intéressés par le sujet de la conscience pourraient s'en détourner de peur de passer pour des fafelus au yeux de leur hiérarchie et se voir refuser des crédits de recherche pour cette raison.

En conséquence, comme le prouve l'attitude réservée de Fisher, les physiciens sont souvent gênés d'utiliser dans la même phrase les mots "quantique" et "conscience" et quand ils le font ils dissocient clairement les deux termes. Mais de ce fait, ils se privent aussi de chercher une explication à "l'effet de l'observateur" et donc de l'influence éventuelle de l'esprit sur la matière ou tout le moins son influence sur l'intrication quantique.

Heureusement, depuis quelques années, certains chercheurs osent s'aventurer, certes prudemment mais certainement dans cette terra incognita pour citer le théoricien Adrian Kent de l'Université de Cambridge (DAMTP) qui pense sérieusement que la conscience pourrait modifier le comportement des systèmes quantiques.

Dans un article intitulé "Quanta and Qualia" publié en 2016 (en PDF sur arXiv), à la question de savoir s'il existe un lien entre la physique quantique et la conscience, Kent déclara : "il n'y a aucune raison impérieuse de croire que la théorie quantique est la bonne théorie pour essayer de formuler une théorie de la conscience, ou que les problèmes de la théorie quantique auraient quelque chose à voir avec le problème de la conscience".

La principale raison est que la relation entre la conscience et la physique quantique se heurte à d'importants problèmes conceptuels évoqués précédemment. A ce jour, personne n'a été capable d'entrevoir comment on pourrait ne fut-ce que décrire la conscience uniquement sur base de la physique classique. Un problème apparemment simple comme l'interprétation d'une couleur ou d'une odeur reste incompréhensible sur le plan de la théorie physique classique. Alors n'imaginons même pas l'expliquer dans le cadre de la physique quantique ! Quant à prendre le problème dans son ensemble et se demander comment nous percevons la réalité ou qu'est-ce que l'état de conscience, visiblement c'est un problème trop complexe pour notre petit cerveau d'humain, ce qu'en 1995 le philosophe David Chalmers avait qualifié comme "le problème difficile" de la conscience.

Selon Kent, "nous pourrions faire quelques progrès dans la compréhension du problème de l'évolution de la conscience si nous supposions que les consciences modifient (bien que peut-être très légèrement et subtilement) les probabilités quantiques". Mais de nouveau c'est une hypothèse qu'il sera difficile de démontrer tant qu'on ignore comment fonctionne la conscience.

Kent rappelle toutefois que ce n'est pas "l'effet de l'observateur" qui détermine ce qui est "réel". En revanche, cet effet pourrait affecter la probabilité que chacune des réalités possibles que d'autres nomment les réalités alternatives, celles permises par la physique quantique, se matérialise effectivement d'une manière telle que la théorie quantique elle-même est incapable de prédire.

En théorie, les physiciens disposent des outils pour chercher de tels effets expérimentalement. Prudent et en même temps téméraire, Kent a même calculé les chances de réussir une telle entreprise : "j'accorderais peut-être 15% de crédibilité à ce que quelque chose de spécifique à la conscience provoque des déviations de la théorie quantique, avec peut-être 3% de crédibilité que cela sera détectable expérimentalement dans les 50 prochaines années". Bref, la prudence prime sur la témérité.

Ceci dit, il y aura effectivement de quoi s'émerveiller si on découvre un jour un lien entre la physique et l'esprit. Cette piste vaut la peine d'être explorée.

Pour plus d'informations

L'expérience de la double fente de Young (sur ce site)

Comprendrons-nous jamais la physique quantique ? (sur ce site)

A "Participatory Universe" of J. A. Wheeler as an Intentional Correlate of Embodied Subjects and an Example of Purposiveness in Physics (PDF), Alexei Nesteruk, 2013, arXiv

Can Quantum Physics Explain Consciousness?, The Atlantic, 2016

A New Spin on the Quantum Brain, Quanta magazine, 2016

Quanta and Qualia (PDF), Adrian Kent, 2016 (arXiv)

Quantum cognition: The possibility of processing with nuclear spins in the brain, Matthew Fisher, Annals of Physics, 2015

Wave-particle duality of light for the classroom (expérience de la double fente), A.Weis et T.L.Dimitrova, 2009

At Home in the Universe, John A. Wheeler, American Institute of Physics, 1994

L'esprit, l'ordinateur et les lois de la physique, Roger Penrose, InterEditions, 1992.

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