L'univers évolué

Lee Smolin dans son essai revient sur cette propriété surprenante -dont j'avais déjà parlé dans un billet précédent- que les paramètres physiques de l'univers (par exemple la charge et la masse des particules) sont "ajustés" de telle façon qu'ils expliquent des propriétés cruciales pour la vie dans notre univers. Autrement dit, un univers "typique" avec des paramètres "typiques" n'aurait jamais pu voir l'apparition de la vie (et serait une espèce de masse homogène d'atomes hydrogènes). Smolin appelle cela "the improbable biofrendliness of the universe and its laws". D'où des interrogations légitimes :
- Comment se fait-il que nous observions un univers avec des paramètres physiques aussi improbables ?
- Comment se fait-il que ces paramètres particuliers ont été choisis ?
La réponse à la première question est immédiate : nous observons un univers improbable car la condition nécessaire pour voir l'apparition d'observateurs est de se trouver dans un univers avec de tels paramètres. C'est ce qu'on appelle le principe anthropique. La réponse à la seconde question est bien plus intéressante et d'après Smolin, quatre réponses sont possibles. La première est que Dieu a créé l'univers ainsi pour y placer l'homme. C'est ce qu'on appelle le principe anthropique fort. L'homme de science ne peut évidemment se satisfaire de cette réponse a priori (sinon nous en serions toujours à l'animisme primitif invoquant un Dieu pour chaque phénomène naturel). La seconde hypothèse est qu'il y aurait une contrainte théorique ou mathématique profonde obligeant les paramètres physiques à prendre certaines valeurs. Hypothèse peu plausible si l'on en croit les théories physiques actuelles ayant en fait pléthore de paramètres libres. La troisième hypothèse est qu'en fait notre univers n'est qu'un élément très très singulier d'une population très très nombreuse de multi-univers. Autrement dit, notre univers ne serait en quelque sorte qu'un atome très atypique dans un espèce de méta-univers, composé de tous les univers possibles et imaginables. La vie ne serait due qu'à un très improbable concours de circonstances, rendu possible uniquement par le fait qu'il y a énormément d'univers existant et que si petite que soit la probabilité d'un univers "biofrendly", la population des univers existants est tellement grande qu'au bout du compte la vie est apparue dans l'un deux. Cette hypothèse est appelée le "principe anthropique faible".
Le gros problème scientifique posé par les principes anthropiques fort et faible est qu'aucune de ces hypothèses n'est ni falsifiable, ni vérifiable car ces principes anthropiques font appel à des éléments extérieurs à notre univers pour expliquer son existence. Autrement dit, les principes anthropiques ne sont pas des principes scientifiques. L'origine de l'univers n'est pas l'objet de la science dans ce cadre...
Alors, la science est-elle battue sur ce coup-là ? Rien n'est moins sûr. Smolin propose une quatrième hypothèse, qui elle, est scientifique car falsifiable. Il propose d'étendre le principe de sélection naturelle aux lois de la physique même. La sélection naturelle repose sur :
- un procédé de reproduction,
- un procédé de mutation,
- un procédé de sélection qui fait que des espaces de paramètres très improbables peuvent être atteints.
Alors quid pour l'univers ? La relativité générale a montré l'existence d'objets singuliers (au sens mathématique du terme), les trous noirs. Si l'on branche maintenant la mécanique quantique, on s'aperçoit que ces singularités ne sont pas absolues, et que des trous noirs peuvent "rebondir" et donner de nouveaux Big-Bang. Ceci nous donne le procédé de reproduction : la théorie nous dit qu'un trou noir peut donner naissance à un nouvel univers, et l'existence de nombreux univers "génétiquement" reliés par des trous noirs est en fait possible.
La physique rend également possible le fait que dans ces nouveaux univers issus de trous noirs, les paramètres soient légèrement modifiés. Nous avons notre procédé de mutation.
Qu'en est-il du procédé de sélection ? Là aussi, la théorie nous apprend beaucoup. En fait, le nombre de trous noirs d'un univers dépend grandement des paramètres physiques de cet univers. Un trou noir typique naît de l'effondrement gravitationnel d'une étoile, et les univers "fertiles" en trous noirs sont les univers où la gravité est ajustée pour que les étoiles se forment et s'effondrent. Or, il se trouve que les univers typiques fertiles en trous noirs sont des univers très particuliers, où par exemple carbone et oxygène peuvent se former (je pense que cela vient du fait que la nucléosynthèse primordiale a lieu effectivement au coeur des étoiles, et que les éléments ne sont justement libérés que lors des explosions des supernovae). Autrement dit, un univers riche en trous noirs sera typiquement un univers où la vie a de plus grandes chances d'apparaître. Comme la "fertilité" d'un univers est directement liée au nombre de ses trous noirs, on voit donc que les univers évoluent naturellement par ce processus de sélection vers des univers "biofrendly". L'apparition de la vie devient alors beaucoup plus probable.
Alors, cette hypothèse est-elle falsifiable ? Smolin prétend que oui. Par exemple, il y a une masse critique pour laquelle les supernovae donnent des trous noirs. Ce seuil doit être aussi bas que possible pour donner le maximum de trous noirs, mais s'il descend trop bas, la nucléosynthèse primordiale devient impossible et les supernovae ne peuvent apparaître. Autrement dit, cette théorie de l'évolution des univers prédit la valeur optimale de certains paramètres, et est donc falsifiable. Le problème de l'origine de l'univers revient dans le giron de la science.
J'ai trouvé cet essai assez intéressant, à la fois pour les idées et la démarche. Je trouve très sain d'essayer de trouver de véritables explications scientifiques pour l'origine de l'Univers. Quant aux idées, impossible pour moi de juger...

Morale, religion, et évolution

Steven Pinker nous propose un éclairage intéressant sur la confrontation entre religion et science dans un texte intitulé "Evolution and Ethics" . L'une des motivations profondes des mouvements fondamentalistes chrétiens est en effet de combattre la science, pernicieuse corruptrice de la Morale . Leur credo parle de lui-même :
" If you teach children that they are animals, they will behave like animals. "

En fait, il est courant d'entendre que seule la religion est porteuse de valeurs morales, dans le sens où l'athéisme, abandonnant de fait la référence à une autorité extérieure pourvoyeuse de règles et de limites, mine les bases de la Morale - à titre d'exemple, Sarkozy utilisa de tels arguments pour préconiser l'enseignement des religions dans le cadre de l'Ecole publique. Autrement dit, pas de sur-moi collectif sans Dieu. Pinker s'efforce tout d'abord de combattre cette idée en soulignant, de façon assez convenue mais néanmoins bienvenue, la récurrence des divers massacres et comportements "immoraux" perpétrés au nom de la religion. Détail cocasse pour l'impie ignorant de toute théologie que je suis, il cite comme exemple premier de comportement objectivement immoral Abraham, prêt à sacrifier son fils sur ordre divin. Pinker en conclut que religion et moralité, sans s'exclure mutuellement, ne font pas toujours très bon ménage (voir aussi plus récemment et plus légèrement via Phersu la polémique lancée par notre député Christian Vanneste).

La morale ne vient donc pas de Dieu. Deux questions se posent alors :
- la morale a-t-elle une origine biologique, et donc, la morale est-elle issue de l'évolution ?
- par ailleurs, la morale existe-t-elle indépendamment de l'homme ? Est-il possible de "démontrer" au sens scientifique qu'il y a des valeurs morales bonnes dans l'absolu ?
Pinker répond par l'affirmative à ces deux questions. Le sens moral peut apparaître par le processus de sélection naturelle. La raison est assez simple et rejoint l'idée de "sélection de groupe" : que vous soyez un individu ou un gène égoïste, aide et coopération sont en général plus efficaces qu'individualisme forcené; une population d'altruistes fait en général mieux qu'une population de truqueurs. Pinker cite plusieurs exemples : ainsi un gène hypothétique codant un comportement d'amour pour ses proches ou ses enfants a toutes les chances d'être sélectionné par l'évolution car cet amour favorise la coopération et l'entraide dans la famille et donc augmente la probabilité de transmission à la génération suivante. Le sens "moral" prescrit également colère et mépris à l'égard des tricheurs et parasites qui refusent de coopérer et agissent immoralement.
Pinker continue ensuite sur ce constat que la morale et son corollaire, la coopération, semblent a priori plus efficaces. Ceci signifierait donc qu'il y a a priori un sens du bien et du mal "absolus", une logique intrinsèque de la morale. Dans ce cadre, le "bien" est ce qui contribue à la survie de la société, le "mal" est ce qui détruit les liens entre les individus. D'après Pinker, à partir du moment où apparaissent des prescriptions "morales" pour la vie en société, ces principes se réduisent alors à quelques règles qui peuvent s'énoncer de façon absolue, indépendamment de toute culture, de toute école de pensée, de toute espèce vivante. Pinker appelle ces principes "Règle d'Or", énoncée par de nombreux philosophes sous de formes différentes, depuis Kant et son "impératif catégorique" jusque Rawls et son "voile d'ignorance". La règle simple, le ciment de la société, est la considération de l'autre comme un autre soi-même, et c'est d'après Pinker la base de la morale, indépendante de la religion et dont l'apparition est explicable par la sélection naturelle.

Cet essai m'a semblé intéressant dans la mesure où il contredit avec pertinence à mon avis les raisons idéologiques profondes qui poussent les leaders du mouvement de l'ID. Les arguments sur l'évolution de la morale me semblent relativement convaincants, en revanche, je ne suis pas totalement convaincu par l'existence d'une morale absolue. A noter sur le même sujet un livre récent The Language of God (Free Press, 2006), de Francis Collins, scientifique et chrétien fervent, directeur du National Human Genome Research Institute, qui lui au contraire affirme que la sélection naturelle ne peut expliquer l'apparition de la morale et que seul Dieu peut insuffler le sens moral dans l'homme. Je n'ai pas lu le livre, donc ne peux critiquer, mais je suis a priori en désaccord : d'un point de vue purement scientifique, il me paraît a priori dangereux et injustifié de prétendre que la science ne peut expliquer l'existence et l'apparition de certains traits.

Intelligent thought

C'est le titre d'un recueil de 16 essais de scientifiques éminents proposant leur propre vision de la "controverse" non-scientifique entre théorie de l'évolution et Intelligent Design.

Le recueil est passionnant, trois textes m'ont particulièrement plu et je vous propose une mini-série de trois billets en guise de commentaires.

Galilée, reviens, ils sont devenus fous !

Une séquence de "Qui veut gagner des millions ?" : Qu'est-ce qui gravite autour de la Terre ?

L'année où j'ai passé le Bac, c'était plus ou moins une des questions "faciles" de l'épreuve de physique (si je me souviens bien, la question exacte était la définition et la justification de l'utilisation du référentiel géostationnaire géocentrique).
Le vote du public est tout simplement atterrant et très inquiétant. L'inculture scientifique du public pose de vrais problèmes aujourd'hui. Comment voulez-vous débattre sereinement des OGM, des cellules souches, du nucléaire, des nanotechnologies quand 52 % du public de TF1 pense que le Soleil tourne autour de la Terre ? C'est la porte ouverte aux manipulations par des charlatans ou par des intérêts financiers, c'est la résignation devant l'avènement d'une société d'experts, d'une aristocratie.
Alors, que peut-on faire pour y remédier ? J'ai commencé plus haut en parlant d'une question du Bac pour bien souligner que c'est tout à fait le genre de choses dont on nous rebat les oreilles tout au long de notre éducation, et que c'est typiquement une question "éliminatoire" (le candidat incapable de définir correctement le référentiel géostationnaire a peu de chances de réussir une épreuve de physique). Autrement dit, et après l'expérience de trois années d'enseignement en Deug, je pense qu'il est probable qu'après cinq minutes de réflexion, les 80 % de bacheliers ne se seraient pas fait avoir par ce genre de question (je suis peut-être un peu optimiste), et je crois que l'Education Nationale fait son boulot de ce point de vue-là (étant moi-même un pur produit de l'école française, dans tous les sens du terme, je prêche un peu pour ma paroisse :) ). Donc, à mon avis, le problème ne vient pas de l'école. Probablement est-ce d'avantage un problème de société... Qu'en pensez vous ?
C'était mon coup de gueule du matin, je retourne travailler...

Centième billet

Tout est dans le titre. L'occasion pour moi de vous informer que ce blog risque de continuer son hibernation prolongée jusqu'au mois de Septembre, pour cause de déplacements professionnels successifs (l'été, le chercheur se mue en globe-trotter) et de trop courtes vacances. Jetez-y néanmoins un petit coup d'oeil de temps en temps, je pense y poster quelques billets - j'ai du grain à moudre en ce moment, mais trop peu de temps... Bon été !

Scrogneugneu...

Juste un petit billet pour passer ma mauvaise humeur... Je viens de passer ma matinée à faire un beau programme Matlab, et souhaite tout compresser dans un fichier .zip. Je consulte donc les pages du manuel et tombe sur ça :

When given the name of an existing zip archive, zip will replace iden-
tically named entries in the zip archive or add entries for new names.
For example, if foo.zip exists and contains foo/file1 and foo/file2,
and the directory foo contains the files foo/file1 and foo/file3, then:

zip -r foo foo

will replace foo/file1 in foo.zip and add foo/file3 to foo.zip. After
this, foo.zip contains foo/file1, foo/file2, and foo/file3, with
foo/file2 unchanged from before.


Franchement, il fallait oser donner le même nom au fichier, au répertoire et à l'archive. Dans le genre peu clair... Les pages de manuel, c'est toujours comme ça et c'est vraiment nul. Des fois, j'en ai marre des geeks. Vivement que je m'achète un mac.
C'était la minute mauvais poil, je retourne bosser.

Fier comme un crapaud

L'une des hypothèses les plus discutées en biologie évolutive est l'existence de "bons gènes". L'idée est relativement simple : imaginez que vous soyez une femelle d'une espèce quelconque. Votre but dans la vie est bien sûr de vous reproduire et de transmettre vos gènes. Pour cela, il s'agit de ne pas choisir n'importe quel amant : on ne sait jamais sur quel mauvais gène on peut tomber, et votre progéniture prend alors le risque de se faire dépasser par la concurrence ou dévorer par un quelconque prédateur. Or, le gros problème est que la femelle lambda ne peut pas savoir a priori si le séduisant et attirant mâle qu'elle convoite n'est pas en fait un frimeur bien incapable de fournir des gènes de qualité. L'évolution a alors peut-être favorisé l'apparition de certains gènes spécifiques, appelés "bons gènes", permettant aux femelles de séparer le bon grain de l'ivraie. Ces gènes, tout en assurant une survie plus importante aux individus qui les portent, peuvent provoquer, de façon totalement annexe, le développement plus important d'organes ou de compétences précises, visibles de tous, et donc indicateurs fiables de la qualité génétique. Par exemple, on peut imaginer qu'un gène rendant plus fort physiquement ou plus résistant à une maladie aura comme effet annexe de changer la pigmentation du pelage. La femelle peut alors repérer d'un seul coup d'oeil le mâle porteur de ce gène et donner à sa descendance de meilleures chances dans la vie. L'exemple "canonique" est bien évidemment le paon : on peut penser que les animaux ayant la plus belle queue sont ceux dont le métabolisme est le plus équilibré, les moins atteints de maladie, et donc les plus à même de survivre.
Evidemment, cette hypothèse est assez difficile à prouver. Welch et al. (Science 280, p 1928, 1998) se sont attelés à la tâche et ont étudié sur le terrain une population de crapauds. Les messieurs Hyla versicolor ont la particularité de séduire leurs belles par des coassements langoureux. Les femelles crapauds craquent alors littéralement devant un long cri d'amour passionné. Seulement, tous les crapauds n'ont pas exactement la même capacité physique, et on peut donc penser qu'un long cri est caractéristique d'une force physique hors norme, pouvant alors se transmettre à la descendance. Welch et al. ont alors capturé différents coasseurs et regardé s'il y avait corrélation entre la longueur des cris des crapauds et la vigueur de leur descendance (longueur du stade larvaire, taux de survie des larves, taux de croissance des larves...). Et il apparaît bien que les longs coasseurs ont des enfants globalement en meilleur santé, confirmant l'hypothèse du "bon gène" dans ce cas... Ah, l'amour...

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