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Compl�ments du livre |
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� Ce texte compl�te le chapitre I, section 2 du livre. F�vrier
2007 Dans son num�ro 405 du mois de janvier 2007, la revue La Recherche pr�sente un dossier intitul� "Emergence, la th�orie qui bouscule la physique". Celui-ci comporte, entre autres, un article de Michel Bitbol et une interview de Robert Laughlin. Pour la petite histoire des id�es, rappelons que notre Revue avait consacr� d�s avril 2005 un long article de pr�sentation au livre fondateur de ce dernier, A Different Universe (Basic books, 2005) http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2005/juin/laughlin.html. L'article de Michel Bitbol pr�sente un bon r�sum� de la probl�matique de l'�mergence, consid�r�e comme une alternative au r�ductionnisme. L'auteur s'y rallie sans ambigu�t� � la th�se de Laughlin. Il nous semble cependant qu'il ne fait pas assez le lien avec la question du constructivisme telle qu'elle est abord�e dans l'œuvre de Mioara Mugur-Sch�chter, souvent cit�e dans cette revue. Autrement dit, Michel Bitbol, qui pourtant conna�t bien cette derni�re, ne semble pas faire le rapprochement entre la fa�on dont un observateur � macroscopique � qualifie d'�mergent un ph�nom�ne dont il ne conna�t pas les hypoth�tiques lois profondes, (par exemple la superfluidit� ou plus simplement la transformation de l'eau en glace) et celle dont un observateur du monde quantique qualifie les micro-�tats quantiques sur lesquels il a d�cid� d'exp�rimenter. Reprenons rapidement cette question, que nous avions abord�e en d�tail dans notre article pr�cit� d'avril 2005.
Michel Bitbol rappelle d'abord la th�se de Laughlin selon laquelle toutes les � lois de la nature � sont � �mergentes �. A tous les niveaux d'observation que ce soit, physique, biologie, sociologie, etc. ces lois r�sultent d'un comportement d'ensemble des parties ou entit�s observ�es (atomes, cellules vivantes, individus et groupes sociaux…) et sont ind�pendantes des lois qui r�gissent les comportements de ces parties ou entit�s prises unes � unes. Ceci, encore une fois, � tous les niveaux d'observation que ce soit, y compris aux niveaux que nous estimons �tre les plus �l�mentaires. Il est donc vain de faire appel au r�ductionnisme pour expliquer les lois de la nature. Le r�ductionnisme en l'esp�ce consisterait, loi par loi, � rechercher celle qui r�girait les entit�s hi�rarchiquement inf�rieures afin de s'en servir pour trouver la loi r�gissant le fonctionnement des entit�s sup�rieures. Ainsi, pour le r�ductionnisme, le comportement des cellules pourrait �tre expliqu� par celui des atomes dont elles sont faites, de m�me que celui des atomes pourrait l'�tre par celui des particules �l�mentaires qui les composent. Depuis longtemps, les scientifiques avaient constat� qu'ils ne pouvaient pas utiliser l'approche r�ductionniste pour expliquer et pr�dire, mais ils avaient longtemps attribu� cela � l'insuffisance de leurs instruments ou de leurs outils math�matiques, ceux-ci ne leur permettant pas de d�crire, autrement que de fa�on probabiliste, le comportement des parties constituant un tout. Si bien que beaucoup d'entre eux ont mis leurs espoirs dans la physique des hautes �nergies pour faire appara�tre une loi ultime. Mais cette recherche de plus en plus co�teuse n'a pas abouti � ce jour. D'o� le succ�s des premi�res th�ories �mergentistes, dont Michel Bitbol pr�sente l'historique dans la premi�re moiti� de son article. Il montre que, dans tous les domaines, l'hypoth�se pourtant th�oriquement irr�futable selon laquelle les ph�nom�nes complexes r�sultent n�cessairement de l'interaction entre les parties s'est r�v�l�e n'avoir qu'une port�e philosophique puisqu'il n'�tait pas possible d'en tirer des conclusions utilisables en ce qui concernait la formulation de pr�dictions conformes aux observations. Ainsi les ph�nom�nes � complexes � caract�risant le comportement d'un Tout, par exemple celui d'une cellule vivante, ne peuvent pas �tre d�duit de ce que l'on sait des comportements des atomes constituant cette cellule, � moins de les agr�ger en grandes quantit�s. Le biologiste est donc oblig� de consid�rer que des lois nouvelles, que l'on dira �mergentes, sont � l'œuvre dans la d�termination des comportements complexes de la cellule. Toute sa science consistera � d�terminer ces lois, le plus pr�cis�ment possible, en fonction des instruments d'observation et des outils math�matiques dont il dispose. Les lois ne seront �videmment valid�es que si elles permettent de pr�dire des �v�nements v�rifiables par l'exp�rience. L'av�nement de la m�canique quantique avait fait supposer que les diverses lois identifi�es dans les diff�rentes sciences s'int�ressant aux niveaux sup�rieurs d'organisation de la mati�re, thermodynamique, m�canique classique, biologie, etc., d�rivaient des lois quantiques. Mais celles-ci sont caract�ris�es par l'ind�terminisme. On ne peut �valuer que les probabilit�s des valeurs des observables. On en a donc conclu qu'il n'�tait pas possible, jusqu'� ce jour, d'identifier une loi �l�mentaire permettant d'expliquer les lois �mergentes. Cet ind�terminisme, qui n'est pas remis en cause aujourd'hui, se r�percute tout au long de l'�chelle des complexit�s. Une loi �mergente de niveau sup�rieure, celle concernant la vie, par exemple, ne peut �tre expliqu�e par les lois �mergentes de niveau inf�rieur, celles concernant l'agencement des atomes et mol�cules par exemple, puisque celles-ci � leur tour ne sont pas des entit�s d�terministes. On ne peut que constater l'existence des lois �mergentes de tous niveaux. Selon le terme de Michel Bitbol, celles-ci sont �� multir�alisables�� ou ��survenantes��. Cette conviction �tait apparue, puis s‘�tait largement r�pandue, bien avant Laughlin. Quel est donc l'apport de ce dernier en mati�re d'�mergence ? D'abord, pour lui, il s'agit d'une hypoth�se qu'il convient de g�n�raliser sans exceptions. Mais il a fait davantage. Il a montr�, en cr�ant le concept de � protection �, que les lois �mergentes restent stables m�me si leurs bases varient, c'est-�-dire qu'elles sont ind�pendantes non de ce qui se passe au niveau sous-jacent, mais du d�tail de ce qui s'y passe. Cela n'a rien de surprenant si l'on admet qu'elles r�sultent d'une moyenne de processus d�sordonn�s dans une certaine cat�gorie d'objets mat�riels. Mais elles prennent aussi des formes semblables, analogues, quels que soient les substrats, mati�re macroscopique, mati�re condens�e ou ��mati�re fondamentale��. Ceci prouve le caract�re universel de l'�mergence. Dans son article, Michel Bitbol justifie le point de vue de Laughlin par des consid�rations qui �loigneront sans doute le lecteur non averti, concernant la th�orie des champs et la renormalisation. Nous pr�f�rons, m�me s'il n'est pas tr�s correct de se citer soi-m�me, reprendre ici ce que nous en disions dans l'article que nous avons consacr� au livre de Robert Laughlin :
��Si l'on consid�re qu'il est fondamental de comprendre comment fonctionnent les lois de l'organisation permettant � la complexit� d'�merger, il faudrait rendre prioritaire l'�tude de ces lois. Mais si cela n'a pas encore �t� fait, c'est pour diff�rentes raisons que Robert Laughlin s'efforce d'aborder dans la suite de son livre. Un m�canisme qu'il appelle la protection permet � un syst�me complexe de conserver un fonctionnement hom�ostatique m�me si ses composants tombent en panne ou manifestent des incoh�rences locales. Il s'agit d'une sorte d'aptitude � l'autor�paration qui est bien connue dans le vivant mais qui existe aussi dans les syst�mes physiques naturels, y compris les plus �l�mentaires, comme la conservation de la stabilit� de phase dans un m�tal ou un liquide. Mais ce m�canisme de protection pr�sente un inconv�nient pour l'observateur (The dark side of protection), c'est qu'il dissimule ce qui se passe exactement aux niveaux atomiques et sub-atomiques. Il faudrait pouvoir observer la mati�re � ces niveaux. Mais, comme on se trouve alors soumis aux r�gles de la physique quantique, l'observation d�truit g�n�ralement ou transforme l'entit� observ�e. On pourrait compter sur un ph�nom�ne g�n�ral nomm� l'invariance d'�chelle pour extrapoler � partir de l'observation de petits �chantillons comment pourrait se manifester l'�mergence de nouvelles propri�t�s dans des �chantillons plus grands (renormalisation). Mais les petits �chantillons peuvent �voluer de multiples fa�ons et rien ne garantit que cette �volution aboutira au type de complexit� que l'on voudra expliciter dans un �chantillon plus grand. Autrement dit, la renormalisation ne garantit pas la conservation du caract�re �tudi� en cas de changement d'�chelle. On parle alors de non-pertinence (irrelevance), ce qui signifie � condamn� par les principes d'�mergence � �tre trop petit pour �tre mesurable��. Il est particuli�rement p�nalisant de ne pas pouvoir observer ce qui se passe dans les moments critiques correspondant aux transitions de phases, lorsque le syst�me jusque l� bien �quilibr� � la fronti�re de deux phases semble avoir du mal � prendre la d�cision de se r�organiser. Il appara�t alors un facteur causal qui grandit progressivement au point de devenir observable ou pertinent (relevant) et qui provoque le changement d'�tat. La protection initiale dispara�t alors. Mais ce facteur effectivement causal est g�n�ralement dissimul� par de nombreux autres facteurs qui ne le sont pas. Ceci rend l'observation tr�s difficile. Lorsque la protection devient instable, phase critique pour lui, l'observateur peut prendre pour un ph�nom�ne pertinent ce qui ne l'est pas et ne pas apercevoir la vraie cause du changement d'�tat qu'il voudrait mieux comprendre, afin de l'utiliser ou de mieux se pr�munir contre ses effets. � . Finalement, quelles conclusions Michel Bitbol nous incite-t-il � retenir de l'expos� qu'il fait de l'opposition entre r�ductionnisme et �mergence ? Elles sont claires. Ou bien l'on continue � esp�rer que l'on pourra un jour �difier une th�orie unifi�e fondamentale exprimant les lois ultimes de la nature, aujourd'hui th�orie des cordes ou des supercordes, � la poursuite de laquelle on engloutira beaucoup d'argent sans gu�re progresser(1). Ou bien l'on admet qu'il n'existe pas de niveau fondamental � atteindre, ni de lois ultimes � formuler, ni m�me d'�l�ments au sens strict. C'est dans ce deuxi�me camp qu'il se range explicitement. Mais il pr�cise que cette position n'a pas pour effet d'annuler l'int�r�t des approches r�ductionnistes. Il est toujours possible d'unifier un certain nombre de lois en les consid�rant comme port�es par une m�me base. Mais il ne faut plus se pr�occuper alors du caract�re ultime ou non de cette base (en se posant la question de son � existence �). Seule se pose une question de m�thode : quelle base interm�diaire remplit le mieux sa fonction unificatrice ? Ainsi la th�orie de l'�mergence pr�sente l'int�r�t philosophique de transformer les questions ontologiques, relatives � l'existence ou non de lois fondamentales, en questions m�thodologiques. On renonce � savoir ce qu'est la nature dans l'absolu. On s'int�resse seulement � ce qu'elle appara�t �tre ici et maintenant en fonction des recherches que l'on m�ne. Dans ce cas, ces recherches peuvent et doivent �tre poursuivies, � quelque niveau de complexit� que l'on se place, aussi longtemps qu'il est possible de le faire car elles feront toujours appara�tre du nouveau. L'interview de Robert Laughlin, qui fait suite � l'article de Michel Bitbol, reprend les m�mes id�es. Il rappelle que dans toutes les sciences, l'approche est � ph�nom�nologique �. Ce qui est observ� exp�rimentalement est utilis� pour reconstituer des lois physiques dites fondamentales, r�sultant davantage d'un travail d'observation et d'analyse que de pr�diction. Ainsi l'univers ne serait que le produit d'�v�nements contingents li�s � des modes d'auto-organisation de la mati�re. Pour Laughlin, il est tout autant impossible d'�crire les �quations qui pr�diraient la structure d'un grain de pop corn afin de simuler et pr�dire son explosion que celles int�ressant un ph�nom�ne tel que le Big Bang.
Nous n'avons �videmment rien � reprendre � ce qui pr�c�de. Pour des commentaires plus d�taill�s, nous renverrons le lecteur � notre article de 2005. Tout au plus pourrions-nous faire ici quelques rapides observations. La premi�re concerne la possibilit� de math�matiser les lois de la nature, fussent-elles �mergentes. Il est certain que l'on ne peut math�matiser que ce que l'on peut observer. Stephen Wolfram montre que certains automates cellulaires peuvent �voluer pour donner des structures prodigieusement complexes � partir d'�l�ments simples sans qu'il soit possible d'observer de r�gles g�n�rales permettant de pr�dire cette �volution. Il n'est donc pas question d'�laborer une loi math�matique d�crivant de tels ph�nom�nes. D'une fa�on plus g�n�rale, comme la plupart des changements brutaux d'�tat, tel la transformation de l'eau liquide en glace, se produisent sans qu'il soit possible, en cons�quence du � m�canisme de protection �, de d�crire exactement ce qui se passe, l'espoir de math�matiser de telles transitions doit �tre abandonn�. Au contraire, � l'int�rieur d'un niveau donn� de complexit�, il devient g�n�ralement possible d'observer des r�gularit�s et de donner � ces observations une forme math�matique. Les expressions math�matiques seront plus ou moins rigoureuses selon le degr� de pr�cision avec laquelle on peut observer les ph�nom�nes, cependant elles joueront dans tous les cas un r�le utile. Si ce n'�tait pas le cas d'ailleurs, les math�matiques n'auraient pas �t� invent�es et ne seraient jamais utilis�es. Mais la description math�matique d'un syst�me vivant sera n�cessairement moins pr�cise que celle d'un syst�me m�canique ou plan�taire. Il r�sulte aussi de ce qui pr�c�de qu'aucune loi math�matique exprimant ce que l'on appelle des constantes fondamentales de l'univers ne pourra r�sister � des exp�riences la mettant en d�faut. C'est le cas de la vitesse de la lumi�re. Robert Laughlin insiste sur le fait que cette vitesse, aussi fondamentale puisse-t-elle sembler aujourd'hui, est une �mergence. S'il appara�t des endroits de l'univers o� l'observation ne v�rifiait pas la loi, il faudrait r�viser la loi. Une autre repr�sentation de la vitesse de la lumi�re �mergerait. Encore faudrait-il que les exp�rimentateurs aient l'id�e de mettre en d�faut la loi et d'observer � les yeux ouverts � des ph�nom�nes susceptibles de le faire. D'o� l'insistance que met Laughlin � demander aux scientifiques de ne pas se laisser enfermer dans les lois admises � leur �poque, comme s'il s'agissait de lois d�crivant un pr�tendu univers fondamental. Il n'y a pas pour lui d'univers fondamental, il n'y a que des �mergences, l'une pouvant chasser l'autre. Une deuxi�me observation concerne plus g�n�ralement le statut des lois scientifiques, qu'elles prennent une forme math�matique ou non. Pour Robert Laughlin, toutes les lois sont �mergentes, y compris celles d�crivant ce que l'on appelle les constantes fondamentales de l'univers. Soit, mais qu'est-ce � dire ? Qu'est-ce qui �merge, la loi ou le ph�nom�ne qu'elle est cens�e d�crire. Pour les �mergentistes, ce n'est pas le ph�nom�ne qui �merge, le ph�nom�ne a toujours �t� l�. L'�mergence se produit au niveau de l'observateur, qui prend conscience de quelque chose qui n'�tait pas jusqu'alors entr� dans ses repr�sentations. Mais cette prise de conscience par l'observateur ne correspond pas � une v�ritable observation, laquelle supposerait qu'un ph�nom�ne nouveau, observable et effectivement observ�, soit apparu dans la nature. Elle correspond � un changement brutal dans la construction symbolique du monde que l'observateur avait g�n�r� en interagissant avec ce m�me monde. L'observateur, qu'il vaudrait mieux d�signer par le terme d'observateur/acteur, comme le fait Mioara Mugur-Sch�chter, se trouve modifi� en permanence par le fait qu'il interagit avec un milieu dont il est d'ailleurs partie. Ces modifications le conduisent � se repr�senter le monde autrement et ces nouvelles repr�sentations prennent pour lui l'aspect d'�mergences. A la question donc de savoir qui �merge quand on parle d'�mergence, nous pourrions r�pondre selon cette fa�on de voir que c'est un nouvel �tat de l'observateur/acteur. Autrement dit, cet observateur/acteur se construit en permanence, d'une fa�on qu'il est oblig� de constater sans pouvoir la pr�voir et qui le surprend toujours car il ne peut pas observer de l'ext�rieur son processus d'auto-construction. Nous terminerons par une troisi�me observation concernant la question des processus � l'œuvre dans les m�canismes d'�mergence. On admet qu'ils sont identiques ou tr�s voisins, quels que soient les domaines d'�mergence. On les associe g�n�ralement aux m�canismes d'auto-complexification. Mais ce mot ne veut pas dire grand-chose. Pour les th�oriciens de la th�orie constructale, ces lois rel�vent, en gros, de la thermo-dynamique c'est-�-dire de l'exploitation aussi �conomique que possible de l'�nergie. Peut-�tre. Mais l� encore, commencer � raisonner de cette fa�on conduit � supposer qu'il existe des lois en soi, relevant de la thermodynamique, lesquelles agissent ind�pendamment de l'observateur et que celui-ci est oblig� de d�crypter puis d'appliquer pour comprendre le monde. Si nous estimons au contraire que l'�mergence r�sulte de l'interaction d'un observateur/acteur avec un monde non d�fini a priori, le processus d'�mergence � �tudier concernera la fa�on dont l'observateur/acteur int�grera de nouvelles constructions, r�sultant de son interaction avec le milieu, dans l'ensemble de celles r�sultant de ses activit�s ant�rieures. Comme il n'est pas envisageable que n'importe quelle � observation � puisse �tre valid�e et incluse dans le corpus des constructions ant�rieures, il faut �lucider les processus par lesquelles de nouvelles constructions seront effectivement valid�es et d'autres rejet�es. On peut admettre que ces processus seront identiques ou voisins, � l'int�rieur de grandes cat�gories d'observateurs/acteurs, humains, animaux ou v�g�taux en ce qui concerne les �tres vivants. Comme nous l'indiquions, il nous semble que le travail fondamental de Mioara Mugur-Sch�chter(2) donne des pistes tr�s importantes pour expliciter ces processus, qui rel�vent du constructivisme. Mais beaucoup de points n�cessiteraient encore d'�tre explicit�s. Ceci admis, il n'y a pas de raison de penser que l'univers en soi imposera des limites absolues � la d�marche constructiviste. Tout laisse penser au contraire que l'univers en soi s'il existe, sera tr�s tol�rant. Il n'imposera pas des constantes fondamentales ou autres fronti�res ind�passables. Les entit�s auto-complexificatrices ou auto-constructives auront toute libert�, en fonction des acquis de leurs auto-constructions pr�c�dentes, individuelles ou collectives, pour approfondir sans cesse ce qu'elles appelleront leurs connaissances, c'est-�-dire leur nature m�me. Autrement dit, de nouvelles lois �mergentes pourront sans cesse �tre mises en �vidence. Mais ce ne seront pas des lois d�crivant l'univers. Elles d�criront l'�tat d'avancement de l'auto-construction d�finissant l'observateur/acteur, domaine par domaine. Dans cette optique, la nature, qu'elle soit repr�sent�e ou non par le monde quantique, se comportera effectivement comme un puits sans fond. Faut-il alors continuer � engloutir des milliards dans des acc�l�rateurs de particules g�ants, � la recherche d'une loi fondamentale qui marquerait l'existence d'un fond au-dessous duquel il ne sera plus possible de descendre, et dont l'on pourrait remonter triomphalement, comme l'imaginent les r�ductionnistes, pour comprendre les �tages sup�rieurs, plut�t qu'�tudier � moindres frais des ph�nom�nes plus banaux tels que la superfluidit� ? Disons dans l'optique de l'�mergence, que de tels acc�l�rateurs pourront provoquer des ph�nom�nes inattendus et actuellement impr�visibles. Ceux-ci, � condition que l'on sache les voir, pourront faire appara�tre de nouvelles lois �mergentes et sugg�rer de nouvelles hypoth�ses. Mais en aucun cas, ils ne r�v�leront le fond. C'est bien ce qu'avait compris les physiciens des particules il y a trente ans quand ils parlaient d'un ph�nom�ne de boot-trap ou tire-bottes. Les exp�riences sur les particules de haute �nergie en faisaient appara�tre toujours de nouvelles, au d�sespoir des th�oriciens. Rien n'a chang� depuis semble-t-il. Robert Laughlin utilise dans son interview l'oeuvre �Le Jardin de Monet, les Iris� comme l'illustration d'un ph�nom�ne complexe �mergeant � partir d'objets �l�mentaires auxquels il n'est pas r�ductible. Ce tableau n'exprime pas l'�mergence d'un jardin ni m�me d'une repr�sentation de jardin. Il exprime l'�mergence du Monet tel qu'il �tait au moment o� il l'a peint, c'est- �--dire au stade qu'il avait atteint � ce moment pr�cis de son processus d'auto-construction. Bien plus, il exprime aussi l'�mergence de l'�tat qui est le n�tre quand nous percevons ce tableau. On pourrait imaginer que d'innombrables autres Monet auraient pu succ�der au premier, par �mergence, construisant d'innombrables autres tableaux, avec des millions d'amateurs d'art �mergeant � la suite de ces divers Monet, sans que jamais l'univers � en soi �, v�ritable puits sans fond en l'esp�ce, n'impose de limites au processus d'auto-construction pictural ainsi engag�. C'�tait peut-�tre d'ailleurs ainsi que Monet, avec ses c�l�bres suites, concevait intuitivement son art, c'est-�-dire son rapport au monde.
� (1) Comme le d�plore Lee Smolin dans son dernier livre �The Trouble with Physics�. (2) Mioara Mugur-Sch�chter, "Sur le tissage des connaissances" Herm�s-Sciences 2006. Voir http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2006/sep/mms.html � � |
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