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Le principe anthropique

Un univers multidimensionnel (III)

Le principe anthropique permet également de résoudre certains paradoxes ou indéterminations, mais n'est pas une preuve de sa réalité. Ainsi, si l'on suppose qu'il y a plusieurs dimensions d'espace, comment expliquer que trois seulement d'entre elles soient accessibles ? Une réponse se base sur la théorie des cordes, théorie qui cherche à unifier les lois de la physique. Elle implique que dans le passé, les 11 ou 26 dimensions de l'Univers étaient très recourbées, dans un espace réduit à l'échelle de Planck et que sous l'égide du principe anthropique, seules 3 dimensions en plus du temps pouvaient permettre le développement de la vie. Les autres dimensions existent mais sont infiniment petites et donc invisibles à nos yeux.

G.Whitrow[19] a également soulevé la question des trois dimensions de l'espace. Si la vie à deux dimensions est vouée à l'échec (le système digestif vous couperait en deux par exemple), un univers à quatre dimensions rendrait le monde très instable, de la course de l'électron à celle des planètes. Les forces électromagnétiques et gravitationnelles varieraient en fonction inverse du cube de la distance. Tous les astres suivraient des trajectoires en spirales avant de s'écraser au centre et s'évaderaient dans l'espace[20]. Les ondes se propageraient sans vitesse déterminée entraînant une incohérence totale des signaux, du niveau microscopique jusqu'à l'échelle de l'univers.

L'univers tridimensionnel explique également pourquoi les interactions électromagnétiques et gravitationnelles varient en fonction inverse du carré de la distance.

La loi de Newton

La loi de Coulomb

 

La force gravitationnelle "F" qui s'exerce entre deux corps de masse "M" et "m" est inversement proportionnelle à la distance "r" qui les sépare. Elle est toujours attractive.

La force électrostatique qui s'exerce entre deux particules chargées "q1 " et "q2 " obéit à la même loi mis à part que deux charges de signes opposés s'attirent mais dans un rapport 1042 fois plus élevé.

Ainsi que le disait Emmanuel Kant[21] en 1747 qui, faut-il le rappeler, fut physicien avant d’être philosophe, ce n'est pas tant lié au fait que nous existons, c'est plutôt une propriété de la géométrie de l'espace à laquelle les lois ont dû se plier. Imaginons comme le fit P.Ehrenfest en 1917 un univers à deux dimensions. La force électromagnétique et la gravitation se propagent jusqu'au périmètre d'un cercle dont la géométrie nous dit que la circonférence est proportionnelle au rayon. Les forces diminuent donc en fonction de la première puissance de la distance. Si nous généralisons cette loi à toutes les dimensions N d'espace[22], on constate que ces deux forces varient en fonction inverse de la puissance N-1 de la distance r.

Force et dimensions

avec F, la force gravitationnelle ou électromagnétique

          N, le nombre de dimensions de l'espace

Mais cela ne signifie pas que ces paramètres ont nécessairement varié au cours du temps. Des dizaines de chercheurs ont vainement essayé de trouver cette preuve primordiale mais il  est quasi certain que si ces paramètres ont varié dans le passé, tout notre univers aurait été différent et les lois s'appliqueraient également d'une toute autre façon.

Reste la dimension temporelle. Ce sujet a rarement été étudié car il concerne une variable bien particulière des équations d'Einstein, -ct2 qui ressemble plus à une constante faisant partie des conditions initiales qu'à une donnée expérimentale.

C'est J.Dorling[23] en 1970 qui semble avoir été le seul à étudier les univers ayant plusieurs dimensions temporelles. Dorling a découvert qu'un univers ayant plus d'une dimension de temps rendrait les particules de masse non nulles très instables. En fait dans un univers à N dimensions de temps, la loi de conservation n'est pas respectée, c'est la démocratie nucléaire; les désintégrations de particules lourdes peuvent donner naissance à d'autres particules lourdes dont la masse totale est supérieure à la masse de la particule originelle. Quant aux particules de masse nulle au repos, tel le photon, on n'ose pas imaginer quelles pourraient être les conséquences sur la propagation des signaux et les interactions en général.

Dans ces conditions, l'existence même des particules élémentaires est interdite sous leur forme actuelle, avec pour conséquence anthropique l'inexistence de la vie et de façon générale cet univers à dimension multitemporelle remettrait en question l'évolution cosmique tel que nous la connaissons.

Les lois fondamentales de la nature

Est-il possible d’expliquer scientifiquement le principe anthropique ? S'il s'agit d'un principe et non pas d'une loi, on peut déjà le rapprocher des postulats et il est vain de chercher une explication rationnelle. Sa découverte est posée comme l'une des conditions initiales. Plutôt que d’invoquer le hasard, certains préfèrent considérer le concept probabiliste et parlent d'univers parallèles, de voyages dans le temps, d'un Créateur atemporel pour expliquer la réalité quantique. Les explications scientifiques concernant les univers multiples de Hugh Everett ou les trous de ver de John Wheeler sont des interprétations très hardies, appréciées par certains physiciens qui tentent d'expliquer les premiers instants de l'Univers, mais ces spéculations restent posées a posteriori. N'oublions la réflexion de Karl Popper : "Une théorie scientifique doit être réfutable". Car même s’il existe cent milles exemples pour démontrer l’utilité du principe anthropique, un contre-exemple suffit à le réfuter.

Rien dans le discours scientifique permet de postuler que les arguments des adeptes du principe anthropique peuvent être généralisés à tout l'Univers. Le principe anthropique n’exclut pas la foison d’univers parallèles ou imbriquées. Il dit seulement que si les constantes de la nature peuvent avoir d’autres valeurs dans d’autres régions de l’univers, alors personne n’existe pour les mesurer. Mais encore une fois cette présomption n’impose aucun rôle particulier à la vie dans les lois fondamentales de la nature. Seule contrainte, le fait que le Soleil ait une planète sur laquelle la vie ait pu se développer implique que la vie a joué un rôle dans l’origine du Système solaire.

Comme le dit Weinberg, “si l’on parvient à démontrer que les lois fondamentales décrivent la distribution des valeurs des constantes de la nature dans toutes les régions de l’univers, alors on pourra dire que la vie n’a joué aucun rôle particulier dans l’élaboration de ces lois”.

Si cette extrapolation de nos lois est mise en échec, dans ce cas il est évident que ce "principe" devra être examiné d'un point de vue analytique. A l'heure actuelle, l'introduction du principe anthropique dans la cosmologie est ressentie par les chercheurs cartésiens comme une démarche non scientifique, une solution de facilité devant l'ordonnance de l'Univers.

Comme l'a écrit Hubert Reeves[24] "L'Univers a les propriétés requises pour amener la matière à gravir les échelons de la complexité". Les réactions chimiques menant à la vie ont une capacité d'auto-organisation à l'instar de la réaction auto-entretenue de Belousov Zhabotinsky. La vie a très bien pu naître, non par hasard mais dans une séquence abiotique dominée par le respect de certaines règles. Les constantes de la physique maintiennent en équilibre des forces antagonistes sans lesquelles la matière n'existerait pas. Ces constantes confèrent aux électrons, aux atomes, aux molécules l'ensemble de leurs propriétés, du solide jusqu'au plasma.

On peut ignorer le nombre de Eddington (~1080), le rapport de la masse du proton à la masse de l'électron (1836) ou la constante de structure fine (~1/137) et même envisager leur variation au cours du temps. Toutefois ces équations sont incompatibles avec les observations.

Entre nécessité et contingence

Ce titre reflète déjà un problème d'ordre métaphysique sur lequel il est philosophiquement très dangereux de s'avancer au risque de passer pour un adepte convaincu d'un univers issu de l'acte d'un Créateur, ce qui est loin d'être démontré. Dans le cadre de la physique moderne, on ne peut plus considérer l'univers et ses objets comme la représentation d'une force vitale ou d'un principe métaphysique. L'Univers doit être considéré comme un objet d'expérience fonctionnel plutôt que figurable, ce qui lui donne toute sa réalité, en dehors de toute contrainte mécanique ou présupposé métaphysique.

Qu'il y ait des coïncidences, on se l'accorde, encore que certaines semblent adéquatement calculées et particulières au modèle Standard de la physique (limitées à l'univers visible, à la masse du proton, etc). Mais tout le monde ne partage pas les idées à connotations métaphysiques des adeptes du principe anthropique qui oscillent entre nécessité immanente et univers contingent sous l'emprise plus ou moins libre de Dieu.

En fait, l'idée partagée par les athées et beaucoup d'agnostiques est que si l'Homme fait effectivement partie de la création, il suit strictement la même évolution que toutes les autres créatures, vivantes ou inertes, même si la nôtre est temporairement illuminée par quelques lueurs d'intelligence, d'amour et parfois de vanité. Mais comme les animaux ou les étoiles, nous finissons tous en poussière et sommes emportés par le vent dans le grand désordre cosmique qui nous entoure sans espoir de survivre ou de renaître. Cette fin inéluctable est la simple et cruelle conclusion de l'aboutissement des lois de la thermodynamique qui président à l'évolution de tout système organisé ou non, simple ou complexe. Ce processus naturel ne requiert a priori aucune intervention divine particulière ni finalité. En tous cas rien ne vient prouver le contraire si ce n'est l'un ou l'autre texte sacré.

Jusqu'à preuve du contraire, ceux qui ne partagent pas cette opinion seraient bien en peine de le démontrer. Leur opinion ressort donc d'une croyance qui n'a rien de rationnelle même si elle peut les rassurer, c'est une idée métaphysique qui rejoint des concepts tout aussi discutables que la fatalité, la prédestination, l'incarnation ou la résurrection. Cette foi transcendante en un être Supérieur que d'autres appelleront destin ou principe anthropique aveugle les plus sectaires devant la réalité objective du monde car il leur manque cette auto-critique qui permet à la saine curiosité scientifique de s'épanouir et de mettre le doigt sur les carences de leurs préjugés. Même René Descartes, chef de file des cartésiens, croyait éluder la question en discutant de la liberté divine ou de la contingence absolue alors qu'il ne faisait que renforcer l'idée d'omniprésence de Dieu. En dépit de ses erreurs et ses échecs, la physique cartésienne a toutefois permis aux scientifiques modernes de mettre au point une méthode pour appréhender le réel de manière plus simple et plus commode, sur base de représentations à la fois théoriques et expérimentales.

Cette méthode nous a particulièrement bien réussi. C'est ainsi que nous avons découvert les coïncidences des grands nombres ou les valeurs bien étranges des constantes de couplage. Elles émanent de la théorie quantique et des modèles cosmologiques et nous avons vu qu'elles s'appliquent, à des degrés variés, à tous les échelons de la hiérarchie cosmique. L'impact de ces constantes de la Nature sur la théorie "de Tout" nous dévoilera peut-être la raison de notre existence. Avec le temps, les chercheurs déduiront peut-être les raisons sine qua non de ces coïncidences.

Cette intelligence qui nous caractérise parfois, nous permet d'inventer de nouveaux cadres formels, de construire des représentations toujours plus générales de la réalité, nous apportant le fol espoir que nous pouvons nous libérer de la nécessité immanente, de la contingence, du destin ou de l'ordre de la nature.

En attendant le principe anthropique résiste aux idées véhiculées par la science. Pour battre cette idée en brèches, nous devons démontrer que dans le passé l'Univers eut le choix parmi différentes configurations. Cela empêcherait les adeptes du principe anthropique de démontrer que le Créateur aboutit à l'Homme par une voie unique. L'idée même d'un Créateur serait alors sans fondement, l'Univers s'édifiant seul[25].

Pour plus d'informations

Sur Internet

CODATA (valeur des constantes universelles, 2014)

Les constantes de couplage, sciences.ch

Interactions fondamentales et particules élémentaires (PDF), Luc Louys, ULB

Introduction à la physique des particules (PDF), L.Marleau, U.Laval, Canada

Coupling constant, Wikiversity

Livres

Le principe anthropique, J.Demaret et D.Lambert, Armand Colin, 1994; Dunod, 1994

L'heure de s'enivrer, H.Reeves, le Seuil, 1986/2000

Les dérangeurs de l'univers, F.Dyson, Payot, 1987 (voir aussi la vidéo en anglais)

The Constants of Nature. From Alpha to Omega, J.Barrow, Pantheon Books, 2003

The Anthropic Cosmological Principle, J.Barrow, F.Tipler et D.John, Clarendon Press, 1986; Oxford University Press, 1988

The nature of the physical world, A.Eddington, McMillan, 1929; Cambridge University Press, 1929/2012; Andesite Press, 2015

Confrontation of cosmological theories with observational data, B.Carter, Symposium IAU, 63, M.Longair, Ed.Reidel, 1974.

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[19] G.Whitrow, British Journal for the Philosophy of Science, 6, 1955, p13.

[20] L.Gurevich et V.Mostepanenko, Physics Letters, A, 35 , 1971, p201.

[21] J.Handyside, “Kant’s Inaugural Dissertation and Early Writings on Space”, Open Court, 1929.

[22] Lire également M.Jammer, "Concepts of space", Harvard University Press, 1969.

[23] J.Dorling, American Journal of Physics, 38, 1970, p538.

[24] H.Reeves, "L'heure de s'enivrer", Le Seuil, 1986.

[25] Consulter le dossier consacré à la philosophie des sciences pour une discussion sur la problématique de la conception divine.


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