L’observer nous dit beaucoup de choses. Mais cela ne nous en dit pas autant que ce que certains en déduisent. Crédit image : NASA / NExSS Collaboration.
L’Univers possède les lois fondamentales que nous observons qu’il possède. De même, nous existons, et sommes faits des choses dont nous sommes faits, obéissant à ces mêmes lois fondamentales. Et donc, nous pouvons construire deux affirmations très simples contre lesquelles il serait très difficile d’argumenter :
- Nous devons être prêts à tenir compte du fait que notre emplacement dans l’Univers est nécessairement privilégié dans la mesure où il est compatible avec notre existence en tant qu’observateurs.
- L’Univers (et donc les paramètres fondamentaux dont il dépend) doit être tel qu’il puisse admettre la création d’observateurs en son sein à un moment donné.
Ces deux affirmations, prononcées pour la première fois par le physicien Brandon Carter en 1973, sont connues, respectivement, comme le principe anthropique faible et le principe anthropique fort. Elles constatent simplement que nous existons au sein de cet Univers, qui possède les paramètres, constantes et lois fondamentales qui sont les siennes. Et notre existence est une preuve suffisante que l’Univers permet à des créatures comme nous de voir le jour en son sein.
qui pourrait donner naissance à de futurs observateurs en ce moment même. Crédit image : ESO / T. Preibisch.
Ces faits simples et évidents ont en fait beaucoup de poids. Ils nous indiquent que notre Univers existe bel et bien avec des propriétés telles qu’un observateur intelligent aurait pu évoluer en son sein. Cela contraste fortement avec les propriétés incompatibles avec la vie intelligente, qui ne peuvent décrire notre Univers, car personne n’existerait jamais pour l’observer. Le fait que nous soyons ici pour observer l’Univers – que nous nous engagions activement dans l’acte d’observer – implique que l’Univers est câblé de manière à admettre notre existence. C’est l’essence du principe anthropique.
avec un observateur au premier plan. Crédit photo : ESO / Håkon Dahle.
Il nous permet également de faire un certain nombre de déclarations et de prédictions légitimes et scientifiques sur l’Univers. Le fait que nous soyons des observateurs faits de carbone nous indique que l’Univers a dû créer du carbone d’une manière ou d’une autre, et a conduit Fred Hoyle à prédire qu’un état excité du noyau de carbone-12 doit exister à une énergie particulière pour que trois noyaux d’hélium-4 puissent fusionner en carbone-12 à l’intérieur des étoiles. Cinq ans plus tard, la découverte à la fois de l’état théorique de Hoyle et du mécanisme permettant de le former – le processus triple-alpha – a été découverte et confirmée par le physicien nucléaire Willie Fowler, ce qui a permis de comprendre comment les éléments lourds de l’Univers se sont constitués dans les étoiles tout au long de l’histoire de l’Univers.
La découverte du processus triple-alpha est peut-être l’utilisation la plus étonnamment réussie du raisonnement anthropique dans l’histoire scientifique. Crédit image : utilisateur Borb de Wikimedia Commons.
Calculer ce que devrait être la valeur de l’énergie du vide de notre Univers – l’énergie inhérente à l’espace vide lui-même – à partir de la théorie quantique des champs donne une valeur absurde beaucoup trop élevée. L’énergie de l’espace vide détermine la vitesse de croissance du taux d’expansion de l’Univers (ou de son taux de contraction, si elle est négative) ; si elle était trop élevée, nous n’aurions jamais pu former la vie, les planètes, les étoiles ou même les molécules et les atomes eux-mêmes. Étant donné que l’Univers a surgi avec des galaxies, des étoiles, des planètes et des êtres humains, la valeur de l’énergie du vide de l’Univers, calculée par Steven Weinberg en 1987, ne doit pas être supérieure à 10^-118 fois le nombre que nos calculs naïfs nous donnent. Lorsque nous avons découvert l’énergie sombre en 1998, nous avons effectivement mesuré ce nombre pour la première fois, et nous avons conclu qu’il était 10^-120 fois supérieur à la prédiction naïve. Le principe anthropique nous a guidé là où notre puissance de calcul avait échoué.
calcul montrant des particules virtuelles dans le vide quantique. Crédit image : Derek Leinweber.
Pourtant, les deux déclarations originales étonnamment simples, les principes anthropiques faible et fort, ont été si mal interprétées que maintenant elles sont couramment utilisées pour justifier des déclarations illogiques et non scientifiques. Les gens prétendent que le principe anthropique soutient un multivers ; que le principe anthropique fournit des preuves pour le paysage de cordes ; que le principe anthropique exige que nous ayons une grande géante gazeuse pour nous protéger des astéroïdes ; que le principe anthropique explique pourquoi nous sommes situés à la distance que nous avons du centre galactique. En d’autres termes, les gens utilisent le principe anthropique pour affirmer que l’Univers doit être exactement comme il est parce que nous existons comme nous le faisons. Et ce n’est pas seulement faux, ce n’est même pas ce que dit le principe anthropique.
aujourd’hui, a subi une énorme quantité de croissance et d’évolution, et continue de le faire. Mais la création de la Terre et de l’humanité n’était pas un résultat prédestiné et nécessaire. Crédit image : NASA / CXC / M.Weiss.
Le principe anthropique dit simplement que nous, observateurs, existons. Et que nous existons dans cet Univers, et donc que l’Univers existe d’une manière qui permet aux observateurs de venir à l’existence. Si vous mettez en place les lois de la physique de sorte que l’existence d’observateurs soit impossible, ce que vous avez mis en place ne décrit clairement pas notre Univers. La preuve de notre existence signifie que l’Univers permet notre existence, mais cela ne signifie pas que l’Univers doit s’être déroulé exactement de cette façon. Cela ne signifie pas que notre existence est obligatoire. Et cela ne signifie pas que l’Univers doit nous avoir donné naissance exactement comme nous sommes. En d’autres termes, vous ne pouvez pas dire « l’Univers doit être tel qu’il est parce que nous sommes là ». Ce n’est pas du tout de l’anthropologie, c’est un sophisme logique. Alors comment avons-nous atterri ici ?
mais il n’explique pas pourquoi la valeur de l’énergie du vide de notre Univers est ce qu’elle est de manière significative. Image créditée : Université de Cambridge, via http://www.ctc.cam.ac.uk/research/fundamental_theory_and_cosmology.php.
En 1986, John Barrow et Frank Tipler ont écrit un livre influent, The Anthropic Cosmological Principle, où ils ont redéfini les principes. Ils ont déclaré :
- Les valeurs observées de toutes les quantités physiques et cosmologiques ne sont pas également probables, mais elles prennent des valeurs restreintes par l’exigence qu’il existe des sites où la vie à base de carbone peut évoluer et par l’exigence que l’Univers soit suffisamment vieux pour qu’il l’ait déjà fait.
- L’Univers doit avoir ces propriétés qui permettent à la vie de se développer en son sein à un certain stade de l’histoire.
dans les régions de formation d’étoiles est intéressante, mais n’est pas exigée par l’homme. Crédit image : NASA / JPL-Caltech / T. Pyle ; télescope spatial Spitzer.
Ainsi, au lieu de « notre existence en tant qu’observateurs signifie que les lois de l’Univers doivent être telles que l’existence d’observateurs est possible », on obtient « l’Univers doit permettre une vie intelligente à base de carbone et que les Univers où la vie ne se développe pas en son sein sont interdits ». Barrow et Tipler vont plus loin et proposent des interprétations alternatives, notamment :
- L’Univers, tel qu’il existe, a été conçu dans le but de générer et de maintenir des observateurs.
- Les observateurs sont nécessaires pour faire naître l’Univers.
- Un ensemble d’Univers avec différentes lois et constantes fondamentales est nécessaire pour que notre Univers existe.
Si ce dernier ressemble beaucoup à une mauvaise interprétation du multivers, c’est parce que tous les scénarios de Barrow et Tipler sont basés sur de mauvaises interprétations d’un principe évident !
plus faible que la force électromagnétique ? Le principe anthropique ne vous le dira pas. Crédit d’image : U.S. DOE, NSF, CPEP et LBNL.
Il est vrai que nous existons dans cet Univers, et que les lois de la nature sont ce qu’elles sont. En examinant quelles inconnues pourraient être contraintes par le fait de notre existence, nous pouvons apprendre quelque chose sur notre Univers. En ce sens, le principe anthropique a une valeur scientifique ! Mais si vous commencez à spéculer sur la relation entre l’humanité, les observateurs ou d’autres arguments post hoc ergo propter hoc, vous ratez l’occasion de comprendre réellement l’Univers. Ne tombez pas dans les mauvais arguments anthropiques ; le fait que nous soyons ici ne peut pas nous dire pourquoi l’Univers est ainsi et pas autrement. Mais si vous voulez mieux prédire les paramètres de l’Univers dont nous disposons réellement, le fait que nous existions peut vous guider vers une solution à laquelle vous ne seriez peut-être pas arrivé par d’autres moyens.
Merci à Geraint Lewis et Luke Barnes d’avoir mis en lumière une grande partie de ces informations dans leur livre stimulant, A Fortunate Universe, désormais disponible dans le monde entier.
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