L’Univers : fruit du hasard ?

Jean Guitton. — Pour répondre à cette question, il nous faut aller vers le hasard profond, celui de l’énigme et des mystères : quelle est la signification de ce qu’on appelle, simplement, l’ordre des choses ?

Prenez un flocon de neige : ce petit objet obéit à des lois mathématiques et physiques d’une surprenante subtilité qui donnent lieu à des figures géométriques ordonnées mais toutes différentes les unes des autres : cristaux et polycristaux, aiguilles et dendrites, plaquettes et colonnes, etc. Le plus étonnant, c’est que chaque flocon de neige est unique au monde : après avoir flotté pendant une heure dans le vent, il a été soumis à des choix de toutes sortes (tels que température, humidité, présence d’impuretés dans l’atmosphère) qui vont induire une figure spécifique : la forme finale d’un flocon contient l’histoire de toutes les conditions atmosphériques qu’il a traversées. Ce qui me fascine, c’est qu’au cœur même du flocon de neige je retrouve l’essence d’un ordre : un équilibre délicat entre des forces de stabilité et des forces d’instabilité ; une interaction féconde entre des forces à l’échelle humaine et des forces à l’échelle atomique. D’où vient cet équilibre ? Quel est l’origine de cet ordre ? de cette symétrie ?

Igor Bogdanov. — Pour trouver un élément de réponse, nous allons descendre un peu plus loin dans l’infiniment petit. Regardons ce qui se passe au niveau de l’atome. Le comportement des particules élémentaires paraît désordonné, aléatoire, imprévisible. En physique quantique, il n’existe en effet aucun moyen de prédire des événements individuels ou singuliers. Imaginons que nous enfermions un kilo de radium dans une chambre forte et que, mille six cents ans plus tard, nous retournions sur les lieux pour voir ce qui s’est passé. Allons-nous retrouver notre kilo de radium intact ? Pas du tout : la moitié des atomes de radium aura disparu selon le processus bien connu de désintégration radioactive. Les physiciens disent que la « demi-vie », ou période du radium, est de mille six cents ans : le temps qu’il faut à la moitié des atomes d’un bloc de radium pour se désintégrer.

Ici, une question : pouvons-nous déterminer quels atomes de radium vont se désintégrer ? N’en déplaise aux défenseurs du déterminisme, nous n’avons aucun moyen de savoir pourquoi tel atome se désintègre plutôt que tel autre. Nous pouvons prédire combien d’atomes vont se désintégrer mais nous sommes incapables de dire lesquels : aucune loi physique ne permet de décrire le processus à l’origine de cette sélection. La théorie quantique peut décrire avec une très grande précision le comportement d’un groupe de particules, mais dès lors qu’il s’agit d’une particule individuelle, elle ne pourra avancer que des probabilités.

J. G. — Cet argument est de taille, mais il n’entame pas ma conviction. Jusqu’à quel point ce qui nous paraît aléatoire à un certain niveau ne se révèle-t-il pas ordonné à un niveau supérieur ? Pour revenir à ce que nous disions à propos du hasard, j’ai l’impression que celui-ci n’existe pas : ce que nous appelons le hasard n’est que notre incapacité à comprendre un degré d’ordre supérieur.

G. B. — Là, nous rencontrons les idées du physicien anglais David Bohm, selon lequel les mouvements des grains de poussière dans un rayon de soleil ne sont aléatoires qu’en apparence : sous le désordre visible des phénomènes existe un ordre profond, d’un degré infiniment élevé, qui permettrait d’expliquer ce que nous interprétons comme le fruit du hasard. Rappelons-nous, par exemple, une expérience célèbre en physique : celle des « doubles fentes ». Le dispositif est d’une grande simplicité : on interpose un écran percé de deux fentes verticales parallèles entre une plaque photographique et une source lumineuse qui permet d’envoyer des photons, c’est-à-dire des grains de lumière, vers l’écran. Quand on projette les particules lumineuses une à une vers les fentes, il nous est impossible de dire quelle fente la particule va traverser, ni où exactement elle va aboutir sur la plaque photographique. De ce point de vue, les mouvements et la trajectoire de la particule lumineuse sont aléatoires et imprévisibles.

Pourtant, après un millier de tirs environ, les photons ne laissent pas une tache aléatoire sur la plaque photographique. L’ensemble des particules envoyées séparément forment à présent une figure parfaitement ordonnée, bien connue sous le nom de franges d’interférences. Cette figure, dans son ensemble, était parfaitement prévisible. Autrement dit, le caractère « aléatoire » du comportement de chaque particule isolée recelait, en fait, un degré d’ordre très élevé que nous ne pouvions pas interpréter.

J. G. — Cette expérience renforce mon intuition première : l’univers ne contient pas de hasard mais divers degrés d’ordre dont il nous appartient de déchiffrer la hiérarchie. J’ai travaillé, avec mes confrères de l’Académie des Sciences, à un livre sur la turbulence, sur certains phénomènes chaotiques, comme un tourbillon dans l’eau ou les volutes d’un filet de fumée dans l’air calme. Apparemment, ces mouvements sont à la fois indescriptibles et imprévisibles ; mais contre toute attente, derrière les écoulements turbulents ou dans les mouvements hasardeux de la fumée, une sorte de contrainte se fait sentir : le désordre se trouve, en quelque sorte, canalisé à l’intérieur de motifs construits sur un même modèle sous-jacent, auquel les spécialistes du chaos ont donné le joli nom d’ « Attracteur Étrange ».

G. B. — Une précision sur l’attracteur étrange : celui-ci existe dans « l’espace des phases », c’est-à-dire dans l’espace contenant toutes les informations dynamiques, toutes les variations possibles d’un système mécanique. Un exemple d’attracteur élémentaire ? Un point fixe, auquel est suspendue une bille d’acier. Celle-ci peut se déplacer au bout de son fil, mais selon une orbite précise, de laquelle notre bille aura du mal à s’écarter. Dans l’espace des phases, toutes les trajectoires voisines sont comme attirées par l’orbite de rotation : celle-ci est l’« attracteur étrange » du système. Or, ce qui est vrai pour un système simple l’est tout autant pour des systèmes complexes : il existe en eux des « attracteurs étranges » qui ordonnent en profondeur leur comportement.

I. B. — A l’échelle macroscopique, la présence de structures ordonnées caractérisant l’univers reste, en dépit de nos connaissances, un mystère. Prenons la question de l’homogénéité des galaxies : l’uniformité et l’isotropie de la distribution de la matière sont stupéfiantes ; rappelons-nous que la taille de l’univers observable est de l’ordre de centimètres ; à cette échelle, la matière a une densité uniforme que l’on peut mesurer avec une précision de l’ordre de . Toutefois, à des échelles inférieures, l’univers cesse d’être homogène : il est constitué d’amas de galaxies contenant des galaxies qui, elles-mêmes, sont composées d’étoiles, etc. Or, comment l’inhomogénéité régnant à petite échelle a-t-elle pu engendrer un ordre si élevé à grande échelle ?

J. G. — Si un ordre sous-jacent gouverne l’évolution du réel, il devient impossible de soutenir, d’un point de vue scientifique, que la vie et l’intelligence sont apparues dans l’univers à la suite d’une série d’accidents, d’événements aléatoires dont toute la finalité serait absente. En observant la nature et les lois qui s’en dégagent, il me semble, au contraire, que l’univers tout entier tend vers la conscience. Mieux encore : dans son immense complexité et malgré ses apparences hostiles, l’univers est fait pour engendrer du vivant, de la conscience et de l’intelligence. Pourquoi ? parce que, pour paraphraser une citation célèbre, « matière sans conscience n’est que ruine de l’univers ». Sans nous, sans une conscience pour témoigner de lui-même, l’univers ne pourrait avoir d’existence : nous sommes l’univers lui-même, sa vie, sa conscience, son intelligence.

G. B. — Nous touchons là au grand mystère : rappelons-nous que la réalité tout entière repose sur un petit nombre de constantes cosmologiques : moins de quinze. Il s’agit de la constante de gravitation, de la vitesse de la lumière, du zéro absolu, de la constante de Planck, etc. Nous connaissons la valeur de chacune de ces constantes avec une remarquable précision.

Or, si une seule de ces constantes avait été un tant soit peu modifiée, alors l’univers — du moins tel que nous le connaissons —, n’aurait pas pu apparaître. Un exemple frappant nous est donné par la densité initiale de l’univers : si cette densité s’était écartée un tant soit peu de la valeur critique qui était la sienne dès seconde après le big bang, l’univers n’aurait pas pu se constituer.

I. B. — Aujourd’hui, le rapport entre la densité de l’univers et la densité critique originelle est de l’ordre de 0,1 ; or il a été incroyablement près de 1 à l’époque très reculée jusqu’à laquelle nous remontons : seconde. L’écart avec le seuil critique a été extraordinairement faible (de l’ordre de ) un instant après le big bang, de sorte que l’univers a donc été « équilibré » juste après sa naissance.

G. B. — Ceci a permis le déclenchement de toutes les phases qui ont suivi. Un autre exemple de ce fantastique réglage : si nous augmentons de un pour cent à peine l’intensité de la force nucléaire qui contrôle la cohésion du noyau atomique, nous supprimerions toute possibilité aux noyaux d’hydrogène de rester libres ; ils se combineraient à d’autres protons et neutrons pour former des noyaux lourds. Dès lors, l’hydrogène n’existant plus, il ne pourrait plus se combiner aux atomes d’oxygène pour produire l’eau indispensable à la naissance de la vie. Au contraire, si nous diminuons légèrement cette force nucléaire, c’est alors la fusion des noyaux d’hydrogène qui devient impossible. Sans fusion nucléaire, plus de soleils, plus de sources d’énergie, plus de vie.

I. B. — Ce qui est vrai pour la force nucléaire l’est tout autant pour d’autres paramètres, comme la force électromagnétique. Si nous l’augmentions très légèrement, nous renforcerions la liaison entre l’électron et le noyau ; du même coup, les réactions chimiques qui résultent du transfert des électrons vers d’autres noyaux ne seraient plus possibles. Quantités d’éléments ne pourraient se former et dans un tel univers, les molécules d’ADN n’auraient eu aucune chance d’apparaître. D’autres preuves du réglage parfait de notre univers ? la force de gravité : si elle avait été à peine plus faible lors de la formation de l’univers, les nuages primitifs d’hydrogène n’auraient jamais pu se condenser pour atteindre le seuil critique de la fusion nucléaire : les étoiles ne se seraient jamais allumées. Nous ne serions guère plus heureux dans le cas contraire : une gravité plus forte aurait conduit à un véritable « emballement » des réactions nucléaires : les étoiles se seraient embrasées furieusement pour mourir si vite que la vie n’aurait pas eu le temps de se développer.

En fait, quels que soient les paramètres considérés, la conclusion est toujours la même : si l’on ne modifie un tant soit peu leur valeur, nous supprimons toute chance d’éclosion de la vie. Les constantes fondamentales de la nature et les conditions initiales qui ont permis l’apparition de la vie paraissent donc réglées avec une précision vertigineuse. Encore un dernier chiffre : si le taux d’expansion de l’univers à son début avait subi un écart de l’ordre de , la matière initiale se serait éparpillée dans le vide : l’univers n’aurait pu donner naissance aux galaxies, aux étoiles et à la vie. On pourrait comparer la précision inimaginable d’un tel réglage à la prouesse que devrait accomplir un tireur en atteignant une cible d’un centimètre carré qui se trouverait à l’autre bout de l’univers, à quinze milliards d’années-lumière.

J. G. — De tels chiffres ne peuvent que renforcer ma conviction : ni les galaxies et leurs milliards d’étoiles, ni les planètes et les formes de vie qu’elles contiennent ne sont un accident ou une simple « fluctuation du hasard ». Nous ne sommes pas apparus comme ça, un beau jour plutôt qu’un autre, parce qu’une paire de dés cosmiques a roulé du bon côté. Laissons cela à ceux qui ne veulent pas affronter la vérité des chiffres.

I. B. — Il est vrai que le calcul des probabilités plaide en faveur d’un univers ordonné, minutieusement réglé, dont l’existence ne peut être engendrée par le hasard. Certes, les mathématiciens ne nous ont pas encore raconté toute l’histoire du hasard : ils ignorent même ce que c’est. Mais ils ont pu procéder à certaines expériences grâce à des ordinateurs générateurs de nombres aléatoires. A partir d’une règle dérivée des solutions numériques aux équations algébriques, on a programmé des machines à produire du hasard. Ici, les lois de probabilité indiquent que ces ordinateurs devraient calculer pendant des milliards de milliards de milliards d’années, c’est-à-dire pendant une durée quasiment infinie, avant qu’une combinaison de nombres comparables à ceux qui ont permis l’éclosion de l’univers et de la vie puisse apparaître. Autrement dit, la probabilité mathématique pour que l’univers ait engendré par le hasard est pratiquement nulle.

J. G. — J’en suis convaincu. Si l’univers existe tel que nous le connaissons, c’est bien pour permettre à la vie et à la conscience de se développer. Notre existence était, en quelque sorte, minutieusement programmée dès le début, au Temps de Planck. Tout ce qui m’entoure aujourd’hui, depuis le spectacle des étoiles jusqu’aux arbres qui ornent le jardin du Luxembourg, tout cela existait déjà en germe dans l’univers minuscule des débuts : l’univers savait que l’homme viendrait à son heure.

G. B. — Nous retrouvons ici le « Principe Anthropique », émis, en 1974, par l’astrophysicien anglais Brandon Carter. Selon lui, en effet, « l’univers se trouve avoir, très exactement, les propriétés requises pour engendrer un être capable de conscience et d’intelligence ». Dès lors, les choses sont ce qu’elles sont, tout simplement parce qu’elles n’auraient pas pu être autrement : il n’y a pas de place dans la réalité, pour un univers différent de celui qui nous a engendrés.

I. B. — Sauf si nous acceptons l’idée selon laquelle il existe, aux côtés de notre univers, une infinité d’autre univers « parallèles », qui présentent tous des différences plus ou moins importantes avec le nôtre. Mais nous y viendrons en détail plus loin.

J. G. — Si, effectivement, il n’y a pas de place pour un autre univers que celui dans lequel nous vivons, ceci veut dire, une fois de plus, qu’un ordre implicite, très profond et invisible, est à l’œuvre en-dessous du désordre explicite qui se manifeste avec tant de générosité. La nature façonne à même le chaos les formes compliquées et hautement organisées du vivant. Par opposition avec la matière inanimée, l’univers du vivant est caractérisé par un degré d’ordre croissant : alors que l’univers physique va vers une entropie de plus en plus élevée, le vivant remonte en quelque sorte ce courant contraire pour créer toujours davantage d’ordre.

Dès lors, il nous faut réévaluer le rôle de ce que nous appelons « hasard ». Jung soutenait que l’apparition de « coïncidences significatives » impliquait nécessairement l’existence d’un principe explicatif qui devait s’ajouter aux concepts d’espace, de temps et de causalité. Ce grand principe, nommé principe de synchronicité, est fondé sur un ordre universel de compréhension, complémentaire de la causalité. A l’origine de la Création, il n’y a pas d’événement aléatoire, pas de hasard, mais un degré d’ordre infiniment supérieur à tout ce que nous pouvons imaginer : ordre suprême qui règle les constantes physiques, les conditions initiales, le comportement des atomes et la vie des étoiles. Puissant, libre, infiniment existant, mystérieux, implicite, invisible, sensible, il est là, éternel et nécessaire derrière les phénomènes, très loin au-dessus de l’univers mais présent dans chaque particule.

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