La vie, l’univers, et le principe anthropique

"Le Cosmos doit être à peu près tel que nous le connaissons, sinon la vie n'aurait pas existé." C'est ce que nous démontre ce célèbre cosmologiste en analysant un certain nombre des coincidences extraordinaires sans lequelles notre vie ne serait possible. Il aborde aussi la notion "d'observateur" dans l'univers à la fois en cosmologie et en physique quantique.

Le Cosmos doit être à peu près tel que nous le connaissons,sinon la vie n’aurait pas existé. John Barrow

« En cherchant dans l’univers et en identifiant les nombreux accidents de la physique et de l’astronomie qui se sont conjugués à notre avantage, il apparaît que l’univers devait, d’une façon ou d’une autre, savoir que nous allions venir. »Freeman  Dyson

La Cosmologie est la science de l’univers, sa taille, son âge, sa forme, son origine et son contenu. La plus ancienne spéculation de l’humanité, transposée au 20ème siècle, du domaine de la métaphysique à celui de la physique, où la spéculation ne peut pas être débridée, les idées devant être confrontées aux observations.

L’univers, on le supposait autrefois, ressemblait à une immense scène immuable, un arrière-plan spatial sur lequel se déroulaient tous les mouvements locaux des corps célestes. Nous avons découvert qu’une telle plateforme cosmique, statique, n’existe pas. Tout ce qui existe se trouve dans un état de mouvement perpétuel. L’univers est en expansion : ses galaxies s’éloignent les unes des autres dans une vaste explosion. Ce mouvement nous est révélé par le « Red Shift », le décalage systématique vers le rouge des couleurs de la lumière que nous recevons des galaxies éloignées.

Si nous retraçons le développement de cette expansion en remontant dans le temps, nous pouvons visualiser un moment où tout était concentré, avant l’expansion de l’univers. Ce commencement apparent se situe il y a environ quatorze milliards d’années : un peu moins de dix milliards d’années avant l’origine du système solaire et de la terre. La recherche cosmologique actuelle s’intéresse aux événements qui peuvent s’être produits durant les tous premiers instants, juste après ce commencement. Au cours de ces instants, l’univers ressemblait à une expérience de physique des hautes énergies, dont nous pouvons voir les retombées révélatrices. Ces vestiges fossiles nous permettent de tenter l’élaboration d’une représentation de la toute première histoire de l’univers.

Mystiques, philosophes, théologiens et scientifiques ont, de tout temps, considéré le problème du positionnement de la vie humaine sur la tapisserie impersonnelle de l’espace et du temps cosmiques. Leurs points de vue recouvrent tout l’ensemble des thèses possibles.

A l’une des extrémités, l’image matérialiste attristante où la vie humaine est dépeinte comme un accident local, totalement déconnecté et sans rapport avec la marche inexorable de l’univers, en route vers un futur « Big Crunch » de chaleur dévastatrice [si l’univers s’effondre sur luimême], ou encore, vers l’oubli éternel de la « Mort Froide » [un état froid de désordre maximum]. A l’autre extrémité du spectre, l’ancienne vision théologique prêche que l’univers fut spécialement créé pour les êtres vivants que nous sommes, façonné pour l’homme par une sorte de conception providentielle.

Cette dernière est restée la vision de nombreux biologistes jusqu’à ce que Charles Darwin et Alfred Russel Wallace, vers le milieu du 19ème siècle fassent leurs observations cruciales sur l’adaptation évolutive des organismes à leur environnement, et proposent le mécanisme de la sélection naturelle. Depuis cette époque, les biologistes rejettent toute notion d’évolution dirigée de quelque manière que ce soit. Si l’environnement devait changer de façon inhabituelle en sorte que l’intelligence ne ne soit plus un avantage, nous cesserions alors d’être bien adaptés et pourrions connaître une mort semblable à celle des dinosaures.

Qu’est-ce que la Cosmologie ajoute à tout cela ? L’image du « Big Bang », d’un univers en expansion, a donné jusqu’ici peu de place au fait que la vie est beaucoup plus qu’une simple possibilité. La présence indiscutable de la vie intelligente dans notre partie de l’univers a des implications réelles sur notre compréhension du Cosmos. Une nouvelle explication appelée le « principe anthropique » accrédite sérieusement ces implications.

La taille et le temps

Considérons un exemple assez simple mais frappant. L’univers s’étend sur au moins 14 milliards d’années lumières. Il contient au moins 100 milliards de galaxies; chacune contenant environ une centaine de milliard d’étoiles. Beaucoup de ces étoiles pourraient être entourées de planètes habitables. Pourquoi l’univers est-il si vaste ?

Les systèmes vivants sur terre sont basés sur les subtiles propriétés du carbone et de ses relations avec l’hydrogène, l’azote, l’oxygène et le phosphore. D’autres éléments jouent des rôles importants, mais ces 5 composants sont prépondérants dans le jeu de la vie. D’où viennent-ils ? Ces éléments biologiques n’émergent pas comme fossiles de l’enfer du « Big-Bang ». Ils sont de la poussière des étoiles. Quand une étoile arrive à la fin de ses réserves en carburant en hydrogène et en hélium, de nouvelles réactions nucléaires commencent à produire des éléments biologiques comme le carbone, avant que l’étoile ne finisse par exploser en un dramatique embrasement, ou Supenova, qui sert à disperser les éléments dans l’espace. Puis, ils sont éventuellement incorporés dans des grains, des blocs, des rocs, des planètes, et des individus. Tous les atomes de carbone de notre corps ont traversé une telle explosion à un moment ou à un autre. Nous sommes en réalité de la poussière d’étoile.

Le processus suivant lequel la nature produit les éléments constitutifs de la vie, depuis les gaz inertes du « Big Bang », est très lent selon l’étalonnage du temps terrestre. Cela prend près de 10 milliards d’années. Ainsi, nous pouvons comprendre pourquoi nous trouvons l’univers si vaste. Dix milliards d’années d’alchimie stellaire sont nécessaires pour créer les principaux éléments constitutifs de la vie. Puisque l’univers se déploie au cours de cette gigantesque période de temps, il a dû, au moins, accroître son extension jusqu’à atteindre 10 milliards d’années lumières. Nous ne pouvions tout simplement pas exister dans un univers qui aurait été sensiblement plus petit.

Figure 1 : Représentation schématique des événements clefs de l’expansion de l’univers jusqu’à aujourd’hui (supposé se situer 15 milliards d’années après le Big Bang). La région hachurée montre la petite coupe de l’histoire cosmique durant laquelle la vie intelligente peut exister sur Terre. D’autres moments clefs sont également indiqués ; ceux où les atomes, les étoiles et les formes de vie chimique peuvent apparaître [la dimension du temps n’est pas à l’échelle].

Il y a une niche dans l’histoire de l’univers favorisant l’apparition de la vie. Cette niche se trouve délimitée : d’un côté par la nécessité d’un refroidissement suffisant du « Big Bang », afin de permettre aux étoiles, aux atomes et aux éléments biochimiques d’exister ; et de l’autre côté, par le fait que toutes les étoiles se seront consumées après une centaine de milliards d’années.

Supposons que nous ayons envisagé un univers de la taille d’une seule galaxie comme la voie lactée. A l’échelle humaine, c’est encore étonnamment grand, avec de surcroît une centaine de milliard de planètes à sélectionner en tant qu’habitats viables. Mais un tel univers n’aurait pas vécu plus d’un mois ! Il n’aurait pas été capable d’engendrer les matières premières nécessaires à l’évolution spontanée de la vie.

En conclusion : la structure à grande échelle de l’univers est inextricablement, et de manière inattendue, liée à l’existence d’observateurs vivants en lui. Les cosmologistes, confrontés à quelque propriété extraordinaire de l’univers, se doivent de tempérer leur surprise en se demandant si, l’univers étant quelque peu différent, nous serions là à nous étonner. Considérer que l’univers est si vaste, jette aussi une lumière intéressante sur les thèses à propos de l’existence d’une vie extra-terrestre. Aurait-il été aussi grand pour ne créer qu’un seul avant-poste de vie ?

Figure 2 : Les deux types d’expansion de l’univers : l’expansion indéfinie de « l’univers ouvert » et le réaffaissement de « l’univers fermé ». Notre univers actuel est très proche de la ligne critique séparatrice entre les deux. S’il s’était éloigné de cette séparation critique, l’univers se serait soit affaissé avant même que les étoiles et la vie puissent émerger, soit expansé trop rapidement pour que les galaxies et les étoiles se condensent. Actuellement, l’univers d’aujourd’hui est parfaitement proche de cet invraisemblable état d’égalité absolue.

Ce type de raisonnement, appelé le principe anthropique « faible » par les cosmologistes, n’est pas une conjecture ou une théorie falsifiable. C’est un exemple de « l’effet de sélection ». Quand on effectue une mesure de laboratoire ou une observation astronomique, on doit toujours se méfier des déformations, soit dans le type d’appareil de mesure utilisé, soit dans l’environnement à étudier, ce qui facilite la collecte de certaines preuves à défaut d’autres. Cela fait partie de l’art du bon expérimentateur. Si l’on ne tient pas compte de ces déformations, on tire de mauvaises conclusions de nos observations. Le principe anthropique faible applique la même idée à l’étude de l’univers dans sa totalité. Quand les êtres humains font des observations astronomiques de l’univers, soit directement en utilisant leurs yeux, ou indirectement grâce aux télescopes, ils se servent de leur propre corps comme instrument de mesure. De tels instruments de mesure ne peuvent qu’observer les propriétés nécessairement favorables à l’évolution de l’être humain et aux fragiles éléments chimiques à base de carbone qui le constituent.

Les cosmologistes considèrent le principe anthropique faible comme une limite au fameux principe de Copernic, qui en annonçant que le Soleil et non la Terre était au centre du système fit tomber un préjugé vieux de plusieurs siècles, à savoir que l’humanité se situe au centre de l’univers physique. Toutefois, nous devons nous garder de confondre l’importante leçon de Copernic, indiquant de ne pas considérer notre position dans l’univers comme particulière à tout égard, avec la croyance, similaire en apparence, que notre position dans l’univers ne peut en aucun cas être spéciale. Nous ne pourrions pas exister à l’intérieur d’une étoile ; nous ne pouvions pas exister quand l’univers était âgé de moins d’un million d’années. Si l’univers était parvenu à posséder un centre et que ces conditions aient contribué à l’évolution et à l’existence continue de la vie à proximité de ce centre, nous ne serions alors pas surpris de nous y trouver.

Constantes et conditions initiales

Lorsque les cosmologistes tentèrent de déterminer quels aspects de la structure de l’univers jouaient un rôle sur l’existence d’observateurs comme vous et moi, ils découvrirent quelque chose d’assez surprenant. Les choses qui déterminent l’apparence de l’univers, ainsi que la vôtre et la mienne, sont de deux ordres : les « constantes fondamentales de la nature » et les « conditions initiales » cosmologiques. Les premières comprennent les masses des particules subatomiques les plus élémentaires de la matière, et la puissance de toutes les forces physiques fondamentales de la nature : la gravitation, l’électromagnétisme, la radioactivité, et les réactions nucléaires. Leurs valeurs numériques n’ont jamais été expliquées scientifiquement. L’une des plus grandes recherches de la physique fondamentale d’aujourd’hui a pour but d’aboutir à une « Théorie du Tout », qui fournirait justement une telle explication.

Les valeurs particulières que possèdent ces constantes de la nature déterminent la structure de base du monde ; si l’une d’entre elles venait à changer, l’univers aurait une forme très différente. Si l’équilibre entre les forces électromagnétiques et les forces nucléaires se trouvait très légèrement altéré, il n’y aurait plus d’atome. Si on modifiait très légèrement l’équilibre entre les forces électromagnétiques et les forces gravitationnelles, les étoiles et les planètes ne pourraient plus exister. Il y a de nombreux exemples de ce genre. Cependant, le rôle joué par les constantes fondamentales dans la formation de la structure de l’univers n’a pas été assez mis en valeur dans la vulgarisation scientifique. Un point de vue s’est développé, même parmi un grand nombre de personnes instruites selon lequel tout dans la nature est déterminée par l’environnement local dans lequel il est apparu  la sélection naturelle et la révolution Darwinienne ont ainsi progressé jusqu’aux frontières de chaque discipline scientifique.

Mais c’est en fait très loin de la vérité. La physique du 20ème siècle a découvert que les propriétés globales des étoiles, des planètes et même des individus ne sont ni dû au hasard, ni dû au résultat d’un processus évolutif progressif. Elles sont une conséquence des puissances relatives et absolues des différentes forces de la nature et des masses des particules les plus élémentaires de la matière. Le spectre des objets qui peuvent exister est déterminé par les valeurs des constantes de la nature.

L’état initial de l’univers est le deuxième élément qui détermine sa structure. Les « conditions initiales » de l’univers détermineront par exemple son taux actuel d’expansion, sa granulosité [et donc la possibilité de formation des galaxies, étoiles et planètes], la quantité de matière qu’il contient, sa température et même le moment de son éventuelle extinction.

Lorsque nous dressons la liste des conditions qui doivent être satisfaites pour permettre à un type de vie chimique de se développer dans l’univers, nous trouvons qu’un grand nombre de « coïncidences » finement équilibrées doit exister pour que l’univers donne naissance aux observateurs. Si nous imaginons toute une série d’« autres univers », dans lesquels toutes les quantités définissant la structure de notre univers prennent toutes les permutations de valeur possibles, nous découvrons que presque tous ces univers possibles, créés sur le papier, sont mort-nés : incapables d’engendrer ce genre de complexité chimique que nous appelons la « vie ».

Cette découverte conduisit l’astrophysicien Brandon Carter, actuellement à l’observatoire de Meudon près de Paris, à suggérer qu’il pourrait exister un aspect métaphysique plus spéculatif de l’univers. Il dénomma cette idée le principe anthropique « fort » de manière à le distinguer du principe anthropique faible non controversé. Le principe anthropique fort suggère, puisqu’il semble y avoir un si grand nombre de « coïncidences » si remarquables et apparemment disjointes concourant à la présence de la vie dans l’univers, que l’univers doit engendrer des observateurs à un moment donné de son histoire.

Comment le principe anthropique fort s’harmonise-t-il avec la pensée cosmologique actuelle à propos de l’origine et l’évolution de l’univers ? Concernant le commencement de l’univers, nous disposons de deux options que les cosmologistes théoriciens considèrent sérieusement. Sur les 20 dernières années, la préférence est passée alternativement de l’une à l’autre.

Il se pourrait, tout d’abord, qu’il n’y ait qu’un seul type d’univers logiquement possible. Toutes les valeurs des constantes fondamentales de la nature, alors inexpliquées, ne seraient pas considérées comme arbitraires dans un schéma unique.  Il existerait une seule et complète « Théorie du Tout » pour achever cette branche de l’investigation scientifique.  Nous la recherchons également pour des raisons d’esthétique.  L’agitation actuelle, importante parmi les physiciens théoriciens, pour les « Supercordes » s’est développée car cette idée fournit le premier prétendant valable à une « Théorie du Tout ».  Mais cette entreprise peut échouer : rien ne nous garantit l’existence d’une telle théorie.

L’autre possibilité consiste à considérer qu’il y a des éléments dûs au hasard dans la création de la structure de l’univers et des constantes fondamentales de la nature. Ce hasard peut apparaître de différentes façons. L’univers tout entier peut varier de façon importante dans sa composition d’un endroit à l’autre. En effet, la théorie de l’inflation, à la mode à l’heure actuelle, prévoit que c’est probablement le cas. Les constantes de la nature auraient aussi pu être engendrées de différentes façons, et pourraient même avoir de tout autres valeurs en d’autres lieux de l’univers d’aujourd’hui. La conclusion d’un tel scénario est que l’univers pourrait avoir été bien différent. Il représente, en un sens, une manifestation particulière d’un large éventail d’univers possibles.

Si l’univers est uniquement gouverné par une certaine logique interne plus élevée, nous devons alors considérer qu’il est extrêmement fortuné que cet arrangement, cohérent par lui-même, ait permis le développement de ses observateurs ; nous sommes incapables de conclure davantage à propos de la relation entre la vie et l’univers sans faire référence à des croyances métaphysiques ou religieuses.

Si, au contraire, l’univers possède un aspect fortuit dans sa constitution, le verdict est alors plutôt différent. Nous devons accepter, contrairement à l’idée reçue de nombreux scientifiques, qu’il existe des aspects d’une structure à grande échelle de l’univers qui ne reçoivent pas d’explication. Ils apparaissent comme des événements aléatoires dans les premiers instants de l’univers. Ils pourraient avoir été autrement [et peuvent même être différents en d’autres endroits de l’univers]. Nous ne pourrions pas exister dans la majorité des univers possibles où les résultats de tels accidents conduisent à des univers ne pouvant pas nous abriter.

L’attrait métaphysique

Pour certains, il existe une irrésistible tentation de tirer une conclusion métaphysique très différente, à partir du moment où nous avons découvert toute une série de coïncidences, dans la construction de l’univers physique, qui s’accordent pour rendre notre existence possible. « N’est-ce pas la preuve de l’existence d’un Dieu qui a créé l’univers avec à l’esprit l’idée de l’homme ? » demandent-ils. Ce type de « théologie naturelle » comme on l’a appelé, a pris son origine en tant qu’étude systématique à l’époque médiévale, mais a atteint son apogée parmi les scientifiques anglais de la fin du 17ème siècle. Exaltés par le succès de la révolution Newtonienne dans notre compréhension de la nature, ils cherchèrent à comprendre l’ordre qu’ils avaient découvert dans les termes de leurs croyances religieuses.

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De curieuses coïncidences

Le principe anthropique fort considère que l’univers doit nécessairement donner naissance à la vie intelligente. Comme preuve, les supporters de cette conception indiquent de nombreuses « coïncidences » dans la relation des propriétés que l’univers donne à son ordre et à son caractère. Ces découvertes heureuses se trouvent dans le domaine de l’origine des éléments nécessaires à la vie.

Comme nous le savons, le Carbone est un élément constitutif indispensable à la vie. Comme les autres éléments, c’est un produit du plus simple noyau atomique, issu de l’intense fournaise que sont les étoiles. Mais la production de Carbone requiert davantage qu’une extrême chaleur et des éons de temps. La chaîne des réactions nucléaires qui crée le Carbone à partir des noyaux d’Hélium, à l’intérieur des étoiles, œuvre ainsi :

Hélium + Hélium <=> Béryllium

Béryllium + Hélium <=> Carbone

Lorsqu’en 1952, Fred Hoyle considéra la façon dont les réactions nucléaires se produisent, il remarqua quelque chose de très étrange. Le noyau de Béryllium est très instable, et se redécomposerait rapidement en Hélium, ne permettant jamais à la seconde réaction de se produire si celle-ci ne possédait pas une propriété bien particulière. C’est une « réaction résonante » aux très hautes énergies expérimentées à l’intérieur d’une étoile. La réaction serait résonante seulement si la somme des niveaux d’énergie naturelle des deux réactants (Béryllium et Hélium) est plus basse, mais uniquement légèrement plus basse, que le niveau d’énergie du produit (le Carbone). Si c’est le cas, la réaction s’empare du Béryllium instable et le convertit en Carbone. Or la combinaison des niveaux d’énergies des noyaux de Béryllium et d’Hélium est de 7,370 millions d’électron volts (MeV), ce qui est juste, mais pas exactement, en dessous de l’énergie [7,656 MeV] du noyau de Carbone. Si cette remarquable coïncidence n’avait pas existé dans la nature, nous n’aurions pas existé.

Mais cette histoire ne s’arrête pas là ! Le Carbone peut être détruit par une réaction nucléaire plus lointaine :

Carbone + Hélium <=> Oxygène

Si cette réaction était également résonante, tout le Carbone serait alors rapidement détruit et le fondement de la vie dans l’univers s’évanouirait avec lui. Mais il arrive que cette réaction manque justement d’être résonante  par une coïncidence plus lointaine. Le noyau d’Oxygène possède un niveau d’énergie de 7,1187 MeV, parfaitement en dessous de l’énergie du Carbone ajoutée à celle de l’Hélium [7,1616 MeV]. Ce qui signifie que la probabilité pour que cette réaction se produise est extrêmement faible, et que la totalité du Carbone ne devient pas de l’Oxygène. Cependant, le niveau d’énergie le plus bas du noyau d’Oxygène implique que les atomes d’Oxygène produits soient stables sans dépérir. Tout ceci a mené à un univers dans lequel les atomes d’Oxygène et de Carbone produisirent ensemble, en quantité suffisante, les éléments constitutifs de la vie.

C’est uniquement grâce à ces deux coïncidences inhabituelles, déterminées par des interrelations complexes entre les constantes de la nature, que l’évolution des molécules complexes de la vie créatrice furent possibles.

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La méticulosité, la régularité et la précision d’horloge des lois sous-jacentes de la nature que Newton découvrit furent citées comme l’évidence primordiale de l’existence d’un grand concepteur de l’univers qui fut identifié au Dieu des théologiens. De telles idées furent absorbées par le courant de la théologie protestante de l’époque. La sentence célèbre « Les lois qui ne seront jamais enfreintes à titre d’indication il les fit. » est un exemple des cantiques qui émergèrent de la contemplation des lois de la nature nouvellement découvertes. Et Newton fut satisfait de cet usage de ses idées. Dans l’introduction des « Principia », dans lequel il publia le corps principal de son travail, il remarqua qu’il avait un penchant pour la croyance en une divinité.

Aujourd’hui ce type de conclusion reste encore attirant pour beaucoup d’individus, et sa simple suspicion stimule des oppositions, de même que l’exploitation théologique des travaux de Newton déclencha la réaction critique de David Hume et d’Emmanuel Kant contre tout argument en faveur de Dieu prenant son origine dans le dénommé dessein de la nature. De fait, John Updike a récemment éprouvé le besoin d’écrire un roman complet, la version de Roger, dans lequel le conflit entre la tradition théologique naturelle anglaise est opposé à la position de Barth sur la transcendance et l’inaccessibilité absolue de Dieu par rapport aux les débats scientifiques.

L’enthousiasme simpliste d’un jeune étudiant en informatique pour développer un programme conduisant de la nature à Dieu grâce aux coïncidences anthropiques au sein des constantes fondamentales de la nature, est mis en échec par le scepticisme aride d’un théologien libéral convaincu des paroles de Barth affirmant qu’il n’y a « pas de chemin de nous à Dieu » et alarmé par la perspective que « le dieu qui se trouverait au bout du chemin de l’homme… ne serait pas Dieu  ». Il est intéressant que Updike ait utilisé de nombreuses coïncidences cosmologiques [quoique souvent faussées] pour agrémenter le discours de son roman, et cite leur source à travers une sélection d’articles scientifiques populaires.

Il y a deux constatations simples à faire à propos des recherches scientifiques et logiques bien intentionnées concernant l’existence de Dieu (ou des dieux). Les arguments logiques sont tous les mêmes : ils commencent par quelques hypothèses (des « axiomes » comme les logiciens aiment les appeler) et procèdent, pour en déduire l’existence de Dieu, par une succession de pas logiques inexorables. Mais, en dernière analyse, nous restons, non pas avec une conclusion, mais avec un choix. Nous ne pouvons accepter les conclusions qu’en ayant préalablement accepté les hypothèses.

Il ne saurait y avoir une preuve de l’existence de Dieu, ni d’ailleurs de sa non-existence. Il y aura toujours un choix dans la crédibilité des hypothèses. De plus, on se doute que même les plus grands protagonistes des arguments logiques de l’existence de Dieu, comme Thomas d’Aquin, ont une foi personnelle qui n’aurait pas été perturbée d’un iota par un recul de leurs démonstrations scientifiques ou logiques  parce que leur foi avait son origine ailleurs. De même, ils ne pouvaient honnêtement pas s’attendre à ce que leurs arguments poussent quiconque à accepter leur conclusion.

C’est pour de telles raisons que les coïncidences anthropiques fortes ne peuvent pas, à partir d’une conception anthropocentrique de l’univers, servir de base à un argument irrésistible en faveur de l’existence de Dieu, bien qu’elles soient tout à fait cohérentes avec une telle conclusion. Le vaste champ des coïncidences remarquables parmi les valeurs constantes de la nature, qui ont permis l’évolution d’êtres vivants complexes, ne sont que des conditions nécessaires à l’existence de la vie. Elle ne sont pas suffisantes pour la garantir.

Les biologistes modernes rejettent l’idée que l’évolution de la vie dans l’univers soit en quelque sorte inévitable. Une telle vision téléologique  à savoir qu’il y a un but futur vers lequel la nature est dirigée ou attirée magnétiquement  n’est en fait pas fondée, bien qu’elle ait à nouveau attiré l’attention populaire dans les années 50 et 60, à la suite de son adoption mi-poétique par le scientifique catholique et mystique Teilhard de Chardin.

Le principe anthropique fait simplement apparaître les coïncidences nécessaires à l’évolution des éléments chimiques complexes du type de ceux que les biochimistes croient essentiels à l’évolution spontanée de la vie par la sélection naturelle. Le fait qu’il se trouve de nombreuses et surprenantes « coïncidences » n’autorise pas à la conclusion garantissant la présence d’observateurs conscients dans l’univers. Il apparaît ainsi que nous avons été incapables d’introduire des observateurs dans l’univers de manière à les rendre simplement nécessaires à son existence, plutôt que de les considérer comme un sous-produit de celui-ci. Nous pourrions imaginer un univers sans vie. Cela est-il, oui ou non, logiquement impossible, ou physiquement incohérent ?

L’observateur en physique quantique

L’accomplissement le plus important de la science physique contemporaine a été le développement et l’utilisation de la théorie quantique. C’est cette branche de la physique qui étaye notre existence quotidienne. Selon cette théorie, développée par Niels Bohr avant guerre, aucun phénomène n’existe jusqu’à ce qu’il ait été observé ; et même quand il est observé, son état est déterminé de façon imprévisible par le fait de l’observation. Tout ce qui peut être prévu de façon précise, c’est la probabilité qu’une mesure donnée soit enregistrée lors de l’observation du phénomène.

Cependant, une particule de matière microscopique ne maintient pas un état défini en attendant d’être mesurée. Une mauvaise conception populaire à propos de l’imprévisibilité quantique affirme que nous sommes maladroits, que le temps d’effectuer une mesure, la particule a changé d’état ou de place, perturbée par le processus de mesure. En fait, une particule ne possède pas simultanément des attributs tels qu’une vitesse et une position précises. On ne peut dire en aucun cas qu’une particule quantique inobservée soit « réellement » comme ci ou comme çà en l’absence de son observation. Un tel concept n’existe pas dans la théorie quantique.

D’après Bohr, les seules propriétés réelles d’un phénomène naturel sont le phénomène observé. La vision Cartésienne selon laquelle nous pouvons observer la nature, comme un observateur d’oiseau à travers un store, n’est plus vraie ; il existe au contraire une relation insécable entre l’observateur et l’observé. L’interprétation extrême de cette théorie de Bohr explique que la réalité quantique des étoiles et des galaxies distantes ne peut être reconnue jusqu’à ce qu’elles soient observées. A première vue, dit John A. Wheeler, cette interprétation de la mécanique quantique peut indiquer la nécessité logique d’« observateurs » dans l’univers de manière à « porter l’univers en être ». Nous ne comprenons toujours pas complètement quelles sont les propriétés requises pour constituer un « observateur » en physique quantique. Certains disent qu’un équipement quelconque de stockage d’information suffirait, mais d’autres, en particulier le Prix Nobel Eugène Wigner, avancent que la nature autoréflective de la conscience humaine est nécessaire.

Ces dernières années, les cosmologistes ont commencé à considérer les conséquences de l’application de la théorie quantique à l’univers comme un tout  la cosmologie quantique. Un tel programme se retrouve immédiatement devant un obstacle qui ne peut être surmonté qu’en s’attaquant à la signification de l’observabilité quantique. Si nous attribuons exclusivement la qualité de réel à ce que nous observons, qui [ou quoi] observe l’univers ?

De façon à éviter ces écueils, certains cosmologistes ont dû faire appel à une autre interprétation, tout à fait extraordinaire, de la réalité quantique, développée par Hugh Everett III en 1957. Connue sous le nom de l’interprétation « des mondes multiples », elle prétend que chaque fois qu’une observation est faite, l’observateur ou le monde se partage en autant d’états que les résultats possibles de l’observation. Ainsi, à la suite de partages successifs, l’univers évolue en un nombre toujours croissant de mondes différents dans lesquels tout ce qui peut se produire logiquement se produira éventuellement. Dans cette théorie le caractère aléatoire de la mesure quantique, que Bohr voyait comme intrinsèque à la relation observateur-observé, se trouve être une illusion basée sur notre expérience d’un unique chemin dans le réseau des partages du monde. L’interprétation « des mondes multiples » de la réalité quantique est acceptée par certains cosmologistes quantiques, aussi incroyable qu’elle puisse être, parce qu’elle ne requiert pas l’observation de l’univers. Elle attribue aussi une réalité égale aux univers que nous n’expérimentons et n’observons pas. Bien que les observateurs ne jouent pas un rôle particulier, comme c’est le cas dans l’interprétation de Bohr, très peu parmi l’immense collection des autres univers qui sont en croissance, en régression, au repos ou chaotiques (ayant toutes les permutations possibles des propriétés physiques) permettront l’évolution de la vie.

Quelle que soit la réponse à cette devinette de la réalité quantique, l’évaluation correcte du rôle et de la signification des observateurs dans l’univers doit attendre le résultat de l’union du cosmos et du quantum. Le mariage de ces partenaires dissemblables confrontera les cosmologistes à la question de l’origine de l’univers : une énigme dans laquelle nous jouons un rôle inattendu et mystérieux.