Le principe anthropique
Les différents énoncés du principe anthropique
Peut-être, la première fois que vous l'avez entendu, avez vous compris "entropique", puisqu'il s'agit de cosmologie. Mais c'est bien anthropique ( de anthropos, homme ), qu'il faut lire. Mais qu'est ce que l'homme vient faire dans la cosmologie moderne?
Hé bien, aussi complexes doivent être les conditions qui ont permis l'apparition de l'homme, l'homme est l'observateur indispensable à l'élaboration d'un quelconque système cosmologique. L'univers est ce qu'il est, parce que s'il était autrement, nous ne serions pas là pour le constater. A partir de là, on peut raisonner de plusieurs façons, selon que l'on est partisan du principe anthropique "fort" du principe antropique "faible" ou du principe anthropique "trivial"
Le principe anthropique "fort" n'y va pas par quatre chemins. Il énonce que c'est l'apparition de l'homme qui explique l'existence des conditions complexes qui l'ont permis. Autrement dit, il explique la cause par l'effet. Les lois physiques obéiraient donc à un pricipe de finalité, derrière lequel se cache l'idée du "dessein intelligent", dernier avatar du créationnisme. On comprend que le principe anthropique "fort" excite une certaine méfiance
Le principe anthropique "faible", se contente de chercher toutes les contraintes que l'on doit imposer aux lois de la physique pour permettre l'apparition de la vie. On serait probablement mieux inspiré de l'appeler "contrainte anthropique"
Le principe anthropique "trivial" est une version simplifiée du précédent, et se contente d'imposer des contraintes basiques.
Cette classification est d'ailleurs arbitraire, car elle décrit surtout les applications qu'on fait du "constat anthropique"
Le "constat anthropique" et ses conséquences
 Je pense, donc l'univers l'a permis |
Peut on en déduire, au nom du "principe de banalité", que ce phénomène s'est reproduit maintes fois? Même pas. Notre soleil est une étoile banale, certes, mais la banalité de notre planète, et surtout des conditions qui règnent à sa surface, n'est toujours pas prouvée. Est il banal de trouver une planète, avec des continents qui dérivent, des sources hydrothermales, une atmosphère permettant l'existence de vents de 300 km/h, une grande diversité de milieux, et d'éléments chimiques, une température réglée pile pour permettre l'existence de l'eau sous toutes ses phases? Pour l'instant, nous n'en savons rien, car nous n'avons que l'exemple du système solaire, dont l'étude nous a montré que les planètes étaient bien plus diversifiées que nos modèles géomorphiques d'il y a plus de 100 ans nous le laissaient supposer.
A l'inverse de la banalité, quand bien même les conditions d'apparition de la vie seraient tellement improbables qu'elles ne le permettraient au plus qu'une fois, cela ne réfuterait en rien le constat que "nous sommes là".
Ainsi que la vie pensante soit apparue une seule fois dans l'univers, ou qu'elle existe à des milliers d'exemplaires par galaxies, le constat est le même, et ne nous apprend rien sur la fréquence d'apparition de la vie pensante, quelque découverte intéressante qu'on puisse faire sur les cortèges planétaires des autres étoiles
Par contre la "contrainte anthropique" nous apprend qu'il faut éliminer tous les modèles d'univers qui ne permettraient pas l'apparition de la vie pensante sur au moins une planète
Cette contrainte n'est d'ailleurs que la plus contraignante de celles qu'on peut tirer de constats de plus en plus généraux:
Le "constat biologique" impose la contrainte que la vie puisse apparaitre sur au mons une planète, sans imposer qu'elle évolue vers des formes complexes. En pratique cela impose la présence d'une quantité suffisante d'eau
Le "constat tellurique" impose que la nébuleuse qui aurait donné naissance à notre système, contienne déjà des éléments lourds, indispensables à la formation de notre planète, ce qui nécessite l'explosion d'une étoile, et donc l'existence d'au moins une génération d'étoiles avant la notre.
Anthropocentrisme contre géocentrisme
L'irruption de l'anthropisme en cosmologie ne date pas d'hier. Elle est même aussi vieille que la cosmologie, puisque les systèmes cosmologiques antiques, pourraient se classer entre "système anthropiques", où le monde a été créé pour l'homme, et systèmes non anthropiques, qui cherchent à donner une description cohérente du monde,sans se soucier de finalité.
Parmi les premiers, le système biblique est le plus connu. La Terre est plate, éclairée par deux luminaires, et l'univers n'est qu'un vaste décor qui tourne autour comme un manège. Ce système est tellement anthropocentrique que Josué peut y donner au soleil l'ordre de s'arréter. Après St Thomas d'Aquin, le monde devient sphérique mais reste anthropocentrique.
le monde anthropocentrique de la bible
le monde méditerranéocentrique d'Homère
Parmi les seconds, les premiers systèmes furent à Terre plate, avec Homère, Thalès et Anaximandre, puis à Terre sphérique, avec Aristote. Mais ils étaient encore géocentriques, au point que pour Aristote, le centre de la Terre est le "lieu naturel" du monde sublunaire. Plus tard, Aristarque de Samos inventera l'héliocentrisme, mais Ptolémée gardera le géocentrisme.
L'éviction de l'anthropocentrisme
Il fallut donc attendre la révolution copernicienne, pour abandonner anthropocentrisme et géocentrisme. La voute étoilée n'est plus une sphère, mais la vue en perspective d'un univers s'étendant à l'infini, et la terre n'est plus qu'une planète parmi d'autres. Ce faisant, la révolution copernicienne fondait la cosmologie moderne.
L'idée de Copernic (déja formulée par Aristarque) dut attendre 1948, pour être formulée en principe: Le principe de Copernic énonce que les observateurs terrestres n'occupent aucune position particulière, d'ou il s'ensuit que les observations faites sur Terre sont valables pour l'univers entier. En le généralisant, on obtient le principe cosmologique, qui énonce qu'il n'y a pas de position privilégiée dans l'univers, d'ou il s'ensuit que la structure de l'univers est uniforme à grande échelle.
Après lui, l'introduction de la théorie de l'expansion n'a rien changé. Le principe est toujours valide car l'expansion n'a pas de centre. Mais Hermann Bondi et Thomas Gold généralisèrent ce principe en "principe cosmologique parfait": A grande échelle l'univers est uniforme dans l'espace ET dans le temps. Ce principe était compatible avec leur théorie de l'univers stationnaire, mais il était incompatible avec la théorie rivale de l'univers en expansion. |
Le retour de "l'Anthropisme"
Dans les années 30, Paul Dirac avait remarqué que, en calculant l'age de l'univers en unités atomique de temps (celui nécessaire à la lumière pour parcourir la rayon d'un proton), le nombre de baryons de l'univers était son carré, et la constante de gravitation, son inverse.
Comme l'age du l'univers augmente avec le temps, il faut que la constante de gravitation diminue, et que le nombre de baryons augmente. On comprend qu'une telle audace n'ait pas eu beaucoup d'écho.
Mais cela n'expliquait pas la "coincidence de Dirac", qui faisait de l'age de l'univers la racine carrée du nombre de baryons. Dicke l'expliqua par une contrainte sur l'age de l'univers, obligé de se trouver dans une fourchette limitée, pour que des observateurs humains puissent y exister. Dans un univers trop jeune, il n'y a de vie nulle part. Dans un univers trop vieux, toutes les planètes sont mortes. En y réfléchissant, et si on admet plusieurs générations d'étoiles, et des vitesses de formation variables selon les galaxies, l'argument ne sauve que médiocrement les relations de Dirac. La fourchette étant finalement assez large. Par contre l'idée de Dicke va se révéler féconde. La présence d'observateurs peut être vue comme une espèce d'artefact, mais elle impose des contraintes sur les modèles d'univers possibles. Et ces contraintes sont la seule méthode d'investigation dont nous disposons puisqu'il est impossible d'appliquer la méthode déductive à un ensemble de conditions initiales inconnues
Brandon Carter a même montré que la contrainte anthropique relativisait le principe de Copernic: La position d'un observateur ne peut plus être quelconque dans le temps et dans l'espace. Par exemple, il est difficile d'imaginer que l'observateur ne soit pas dans une galaxie. De Plus Carter résout le problème de la faiblesse de la constante de gravitation sans faire appel au principe de Mach. Avec des valeurs différentes, les planètes ne se seraient jamais formées, ou auraient disparu avant d'abriter la vie. Il a même appliqué la contrainte à certains paramètres de la physique nucléaire. Ainsi la constante de couplage qui lie les nucléons dans l'interaction forte, a une valeur qui permet l'apparition de noyau lourds. Avec une valeur trop faible, seul l'hydrogène pourrait exister, donc pas de planètes, et pas d'observateurs dessus. Jusque là, c'est génial: on ne résout plus les problèmes, on les supprime! Mais John Archibald Wheeler pousse le bouchon plus loin: Pour être réel, l'univers doit produire des observateurs. Pour lui, l'observateur est aussi essentiel à la création de l'univers, que l'univers à la création de l'observateur. Cette fois, ce n'est plus seulement une contrainte, c'est un vrai principe: le "Participatory Anthropic Principle" (PAP pour les initiés), un principe fort, avec lequel on flirte avec la métaphysique. La "contrainte anthropique", elle, permet d'éviter les fausses questions, du genre "par quel miracle sommes nous là". Des questions qui relèvent de la confusion entre probabilités a priori et a postériori. Nous allons en examiner quelques exemples. |
Le sophisme de l'éléphant de Léningrad.
 La sonde Venera 4 |
 A.D.Kuzmin |
Au congrès du COSPAR de 1968, à Tokyo, Carl Sagan suggéra que la sonde avait cessé d'émettre à une altitude de 15 miles d'altitude. Le professeur A.D. Kuzmin, de l'institut Lebedev de Moscou, prétendit lui que la sonde avait bien touché la surface. Quand Sagan montra que les données radio et radar s'accordait avec l'altitude de 15 miles, Kuzmin alléga que la sonde devait avoir heurté une montagne de 15 miles de haut. Sagan fit valoir que la cartographie radar de Vénus depuis la Terre montrait des montagnes d'un mile au maximum, et que l'existence d'une telle montagne, et a fortiori le crash de la sonde dessus, était hautement improbable.
Kuzmin demanda alors à Sagan, quelle était la probabilité pour que le premier obus tombant sur Léningrad, lors de la seconde guerre mondiale, tue l'unique éléphant du zoo. Sagan admit que la probabilité était très faible. Kuzmin répondit alors triomphalement que c'était justement ce qui était arrivé.
Ainsi le malheureux éléphant de Léningrad ( pour lequel toute la ville porta le deuil ) entrait au martyrologe de la science, car son sacrifice sauvait l'honneur de l'astronautique soviétique.
 l'improbable victime |
A ce jeu là, Sagan aurait tout aussi bien pu lui demander quelle était la probabilité pour que, le 30 novembre 1954, Mrs Ann Elizabeth Hodges, et personne d'autre, soit blessée par une météorite à Sylacauga, Alabama.
Avant l'accident, la probabilité était encore bien plus faible que pour l'éléphant: infinitésimale, car Sylacauga n'était pas bombardée par les météorites comme Léningrad l'était par les obus. Bien sûr, au vu de la photo, Kuzmin aurait peut être fait remarquer que la "section de capture" de la victime était un peu supérieure à celle d'une personne normale, mais Sagan aurait probablement répondu qu'elle était loin de celle d'un éléphant
Il n'empèche que, dans un cas comme dans l'autre, après l'accident, la probabilité était bel et bien de un.
Il s'agit donc d'un sophisme: le sophisme des probabilités a postériori. Nous allons voir que l'utilisation d'un tel raisonnement, confondant a priori, et a posteriori, mène à des conclusions absurdes.
Le paradoxe de la caisse de supermarché
 banal? Non, impossible! |
Hé bien, si on applique le sophisme des probabilités a postériori, on peut démontrer qu'il s'agit d'un évènement d'une haute improbabilité, qui ne devrait, en pratique jamais se produire. Il nous suffit de décomposer l'évènement en évènements élémentaires, de calculer la probabilité de chacun d'eux, et de calculer la probabilité finale qu'ils se produisent tous simultanément.
Son ticket de caisse nous permet de savoir qu'elle a acheté: 3 paquets de spaghettis "Lustucuit", 1 pack d'eau minérale "glouglou", 6 boites de patée "Miaou", etc... jusqu'à 50 articles. Or nous savons que ce supermarché se vante de distribuer 40 000 articles différents. Un calcul rapide, bien que simpliste, nous donne la probabilité: 1/(40 000)^50 c'est à dire une probabilité où le premier chiffre significatif n'apparait qu'après 230 zéros après la virgule
Bien sûr, ce calcul est caricatural, car certaines combinaisons sont à exclure. La cliente n'a aucune raison d'acheter des spaghettis "Zampani" si elle a déja des "Lustucuit". Mais même en réduisant son choix à 5 000 articles au lieu de 40 000, la probabilité finale reste infinitésimale, avec des dizaines de zéros après la virgule. Un tel choix de tels articles est donc a priori tellement improbable, qu'il est quasi impossible, alors qu'a postériori, il a bien eu lieu.
Ce paradoxe amusant illustre bien la fausseté des calculs de probabilité éxécutés a posteriori. Utiliser de tels calculs est absurde, voire grotesque.
Conclusion
L'expression "principe anthropique" est souvent utilisée à tort et à travers, mais ne doit pas faire illusion, car le mot "principe" n'a pour lui que l'usage. Il n'y a pas vraiment de "principe" anthropique, au sens de loi immanente. Il y a seulement un principe méthodologique, qui, à partir d'un "constat anthropique", entraine la prise en compte d'une "contrainte anthropique". Ce type de méthode, astucieuse, mais à manipuler avec précaution, améliore l'appréhension des problèmes, en éliminant les mauvaises questions, et les approches en impasse.Cette "contrainte anthropique" est incontournable en cosmologie, mais ceux qui la remplace par un ordre, programmé dès l'origine, pour faire apparaitre l'homme, commettent un sophisme.
Pour résumer: Nous sommes là, à observer l'univers. Nous n'avons pas à nous interroger sur la probabilité d'un tel fait, mais de ce fait, nous pouvons déduire beaucoup de choses sur la structure d'un univers qui nous a permis d'être là