Qu'est-ce que le principe anthropique ?

Une chronologie de l'histoire de l'univers. (juin 2009). Équipe scientifique NASA / WMAP

La principe anthropique est la croyance que, si nous prenons la vie humaine comme une condition donnée de l'univers, les scientifiques peuvent l'utiliser comme point de départ pour dériver les propriétés attendues de l'univers comme étant compatibles avec la création de la vie humaine. C'est un principe qui joue un rôle important dans la cosmologie, en particulier pour tenter de faire face à l'apparente mise au point de l'univers.

Origine du principe anthropique

L'expression « principe anthropique » a été proposée pour la première fois en 1973 par le physicien australien Brandon Carter. Il l'a proposé à l'occasion du 500e anniversaire de la naissance de Nicolaus Copernicus , contrairement à la Principe copernicien qui est considéré comme ayant rétrogradé l'humanité de toute sorte de position privilégiée dans l'univers.

Maintenant, ce n'est pas que Carter pensait que les humains avaient un central place dans l'univers. Le principe copernicien était encore fondamentalement intact. (Ainsi, le terme « anthropique », qui signifie « se rapportant à l'humanité ou à la période de l'existence de l'homme », est quelque peu regrettable, comme l'indique l'une des citations ci-dessous.) Au lieu de cela, ce que Carter avait à l'esprit était simplement que le fait de la vie humaine est un élément de preuve qui ne peut, en soi, être complètement écarté. Comme il l'a dit, « bien que notre situation ne soit pas nécessairement centrale, elle est inévitablement privilégiée dans une certaine mesure ». En faisant cela, Carter a vraiment remis en cause une conséquence infondée du principe copernicien.

Avant Copernic, le point de vue standard était que la Terre était un endroit spécial, obéissant à des lois physiques fondamentalement différentes de tout le reste de l'univers - les cieux, les étoiles, les autres planètes, etc. Avec la décision que la Terre n'était pas fondamentalement différent, il était très naturel de supposer le contraire : Toutes les régions de l'univers sont identiques .

Nous pourrions, bien sûr, imaginer beaucoup d'univers qui ont des propriétés physiques qui ne permettent pas l'existence humaine. Par exemple, peut-être que l'univers aurait pu se former de manière à ce que la répulsion électromagnétique soit plus forte que l'attraction de l'interaction nucléaire forte ? Dans ce cas, les protons s'écarteraient au lieu de se lier pour former un noyau atomique. Les atomes, tels que nous les connaissons, ne se formeraient jamais... et donc pas de vie ! (Du moins tel que nous le connaissons.)

Comment la science peut-elle expliquer que notre univers n'est pas comme ça ? Eh bien, selon Carter, le fait même que nous puissions poser la question signifie que nous ne pouvons évidemment pas être dans cet univers... ou tout autre univers qui nous empêche d'exister. Ces autres univers pourrait se sont formés, mais nous ne serions pas là pour poser la question.

Variantes du principe anthropique

Carter a présenté deux variantes du principe anthropique, qui ont été affinées et modifiées au fil des ans. La formulation des deux principes ci-dessous est la mienne, mais je pense qu'elle capture les éléments clés des principales formulations :

Principe Anthropique Faible (WAP):Les valeurs scientifiques observées doivent pouvoir permettre qu'il existe au moins une région de l'univers qui possède des propriétés physiques permettant aux humains d'exister, et nous existons dans cette région.Principe Anthropique Fort (WAP):L'univers doit avoir des propriétés qui permettent à la vie d'exister en son sein à un moment donné.

Le principe anthropique fort est très controversé. À certains égards, puisque nous existons, cela ne devient rien de plus qu'un truisme. Cependant, dans leur livre controversé de 1986 Le principe anthropologique cosmologique , les physiciens John Barrow et Frank Tipler affirment que le 'must' n'est pas seulement un fait basé sur l'observation dans notre univers, mais plutôt une exigence fondamentale pour que tout univers existe. Ils fondent cet argument controversé en grande partie sur la physique quantique et la Principe Anthropique Participatif (PAP) proposé par le physicien John Archibald Wheeler.

Un intermède controversé - Principe anthropique final

Si vous pensez qu'ils ne pourraient pas être plus controversés que cela, Barrow et Tipler vont beaucoup plus loin que Carter (ou même Wheeler), faisant une affirmation très peu crédible dans la communauté scientifique en tant que condition fondamentale de l'univers :

Principe Anthropique Final (FAP): Le traitement intelligent de l'information doit naître dans l'Univers et, une fois qu'il existe, il ne s'éteindra jamais.

Il n'y a vraiment aucune justification scientifique pour croire que le principe anthropique final a une quelconque signification scientifique. La plupart pensent qu'il ne s'agit guère plus d'une affirmation théologique habillée de vêtements vaguement scientifiques. Pourtant, en tant qu'espèce de 'traitement intelligent de l'information', je suppose que cela ne ferait pas de mal de croiser les doigts sur celui-ci ... au moins jusqu'à ce que nous développions des machines intelligentes, et ensuite je suppose que même le FAP pourrait permettre une apocalypse robotique .

Justifier le principe anthropique

Comme indiqué ci-dessus, les versions faibles et fortes du principe anthropique sont, dans un certain sens, vraiment des truismes sur notre position dans l'univers. Puisque nous savons que nous existons, nous pouvons faire certaines affirmations spécifiques sur l'univers (ou au moins notre région de l'univers) basées sur cette connaissance. Je pense que la citation suivante résume bien la justification de cette position :

'De toute évidence, lorsque les êtres d'une planète qui abrite la vie examinent le monde qui les entoure, ils sont obligés de constater que leur environnement remplit les conditions dont ils ont besoin pour exister.

Il est possible de transformer cette dernière affirmation en un principe scientifique : notre existence même impose des règles déterminant d'où et à quel moment il nous est possible d'observer l'univers. Autrement dit, le fait que nous soyons restreint les caractéristiques du type d'environnement dans lequel nous nous trouvons. Ce principe s'appelle le principe anthropique faible... Un meilleur terme que « principe anthropique » aurait été « principe de sélection », parce que le principe fait référence à la façon dont notre propre connaissance de notre existence impose des règles qui sélectionnent, parmi toutes les possibilités l'environnement, seulement les environnements avec les caractéristiques qui permettent la vie.' -- Stephen Hawking & Léonard Mlodinow, Le grand dessein

Le principe anthropique en action

Le rôle clé du principe anthropique en cosmologie est d'aider à expliquer pourquoi notre univers a les propriétés qu'il a. Auparavant, les cosmologistes croyaient vraiment qu'ils découvriraient une sorte de propriété fondamentale qui définissait les valeurs uniques que nous observons dans notre univers... mais cela ne s'est pas produit. Au lieu de cela, il s'avère qu'il existe une variété de valeurs dans l'univers qui semblent nécessiter une gamme très étroite et spécifique pour que notre univers fonctionne comme il le fait. C'est ce qu'on appelle le problème de réglage fin, en ce sens qu'il s'agit d'un problème pour expliquer comment ces valeurs sont si finement réglées pour la vie humaine.

Le principe anthropique de Carter permet un large éventail d'univers théoriquement possibles, chacun contenant des propriétés physiques différentes, et le nôtre appartient à l'ensemble (relativement) restreint d'entre eux qui permettrait la vie humaine. C'est la raison fondamentale pour laquelle les physiciens pensent qu'il existe probablement plusieurs univers. (Voir notre article : ' Pourquoi y a-t-il plusieurs univers ? ')

Ce raisonnement est devenu très populaire non seulement parmi les cosmologistes, mais aussi parmi les physiciens impliqués dans théorie des cordes . Les physiciens ont découvert qu'il existe tellement de variantes possibles de la théorie des cordes (peut-être jusqu'à 10⁵⁰⁰, ce qui est vraiment ahurissant... même l'esprit des théoriciens des cordes !) que certains, notamment Léonard Susskind , ont commencé à adopter le point de vue selon lequel il existe un vaste paysage de la théorie des cordes , ce qui conduit à des univers multiples et le raisonnement anthropique doit être appliqué dans l'évaluation des théories scientifiques liées à notre place dans ce paysage.

L'un des meilleurs exemples de raisonnement anthropique est venu lorsque Stephen Weinberg l'a utilisé pour prédire la valeur attendue de la constante cosmologique et a obtenu un résultat qui prédisait une valeur petite mais positive, qui ne correspondait pas aux attentes du jour. Près d'une décennie plus tard, lorsque les physiciens ont découvert que l'expansion de l'univers s'accélérait, Weinberg s'est rendu compte que son raisonnement anthropique antérieur avait été parfait :

'... Peu de temps après la découverte de notre univers en accélération, le physicien Stephen Weinberg a proposé, sur la base d'un argument qu'il avait développé plus d'une décennie plus tôt - avant la découverte de énergie noire –que ... peut-être que la valeur de la constante cosmologique que nous mesurons aujourd'hui a été en quelque sorte 'anthropiquement' sélectionnée. Autrement dit, s'il y avait en quelque sorte de nombreux univers, et dans chaque univers, la valeur de l'énergie de l'espace vide prenait une valeur choisie au hasard en fonction d'une distribution de probabilité parmi toutes les énergies possibles, alors seulement dans les univers dans lesquels la valeur n'est pas si différente d'après ce que nous mesurons, la vie telle que nous la connaissons pourrait évoluer... En d'autres termes, il n'est pas trop surprenant de constater que nous vivons dans un univers dans lequel nous pouvons vivre ! -- Lawrence M. Krauss,

Critiques du principe anthropique

Les détracteurs du principe anthropique ne manquent vraiment pas. Dans deux critiques très populaires de la théorie des cordes, Lee Smolin Le problème avec la physique et de Peter Woit Même pas faux , le principe anthropique est cité comme l'un des principaux points de discorde.

Les critiques font valoir que le principe anthropique est en quelque sorte une esquive, car il recadre la question que la science pose normalement. Au lieu de rechercher des valeurs spécifiques et la raison pour laquelle ces valeurs sont ce qu'elles sont, cela permet à la place une gamme complète de valeurs tant qu'elles sont cohérentes avec un résultat final déjà connu. Il y a quelque chose de fondamentalement troublant dans cette approche.