Qu’est-ce que le principe anthropique ?

Le principe anthropique est la croyance selon laquelle, si nous prenons la vie humaine comme une condition donnée de l’univers, les scientifiques peuvent s’en servir comme point de départ pour déduire 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 en cosmologie, notamment pour tenter de traiter 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 proposée à l’occasion du 500e anniversaire de la naissance de Nicolaus Copernicus, en contraste avec le principe copernicien qui est considéré comme ayant rétrogradé l’humanité de toute sorte de position privilégiée au sein de l’univers.

Ce n’est pas que Carter pensait que les humains avaient une position centrale dans l’univers. Le principe copernicien était encore fondamentalement intact. (Ainsi, le terme « anthropique », qui signifie « relatif à l’humanité ou à la période de l’existence de l’homme », est quelque peu malheureux, 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 question une conséquence non fondée 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 celles du reste de l’univers – les cieux, les étoiles, les autres planètes, etc. En décidant que la Terre n’était pas fondamentalement différente, il était très naturel de supposer le contraire : Toutes les régions de l’univers sont identiques.

Nous pourrions, bien sûr, imaginer beaucoup d’univers ayant des propriétés physiques qui ne permettent pas l’existence humaine. Par exemple, peut-être l’univers aurait-il pu se former de telle sorte que la répulsion électromagnétique soit plus forte que l’attraction de la forte interaction nucléaire ? Dans ce cas, les protons se repousseraient les uns les autres au lieu de se lier ensemble en 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 dans tout autre univers qui nous rendrait impossible d’exister. Ces autres univers auraient pu se former, 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 beaucoup affinées et modifiées au fil des ans. La formulation des deux principes ci-dessous est la mienne, mais je pense qu’elle reprend les éléments clés des principales formulations :

• Principe Anthropique Faible (WAP) : Les valeurs scientifiques observées doivent pouvoir permettre l’existence d’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’y exister à un moment donné.

Le principe anthropique fort est très controversé. D’une certaine manière, puisque nous existons, cela ne devient rien d’autre qu’un truisme. Cependant, dans leur livre controversé de 1986, The Cosmological Anthropic Principle, les physiciens John Barrow et Frank Tipler affirment que le « devoir » n’est pas seulement un fait basé sur l’observation de 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 le Principe Anthropique Participatif (PAP) proposé par le physicien John Archibald Wheeler.

Un interlude 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), en faisant une affirmation qui n’a que très peu de crédibilité dans la communauté scientifique en tant que condition fondamentale de l’univers :

Principe Anthropique Final (FAP) : Le traitement intelligent de l’information doit voir le jour dans l’Univers et, une fois qu’il aura vu le jour, 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 des gens pensent qu’il ne s’agit guère plus que d’une affirmation théologique habillée d’une tenue vaguement scientifique. Néanmoins, en tant qu’espèce « intelligente de traitement de l’information », je suppose qu’il n’y a pas de mal à croiser les doigts sur ce point… du moins jusqu’à ce que nous développions des machines intelligentes, et alors je suppose que même le FAP pourrait permettre l’apocalypse des robots.

Justification du principe anthropique

Comme nous l’avons dit plus haut, les versions faibles et fortes du principe anthropique sont, dans un certain sens, de véritables truismes sur notre position dans l’univers. Puisque nous savons que nous existons, nous pouvons faire certaines affirmations spécifiques sur l’univers (ou du moins sur notre région de l’univers) en nous basant sur cette connaissance. Je pense que la citation suivante résume bien la justification de cette position :

« Il est évident que lorsque les êtres d’une planète propice à la vie examinent le monde qui les entoure, ils ne peuvent que constater que leur environnement remplit les conditions nécessaires à leur existence.

Il est possible de transformer cette dernière déclaration en un principe scientifique : Notre existence même impose des règles déterminant à partir de quel endroit et à quel moment il nous est possible d’observer l’univers. C’est-à-dire que le fait que nous soyons limite les caractéristiques du type d’environnement dans lequel nous nous trouvons. Ce principe est appelé le principe anthropique faible…. Un meilleur terme que « principe anthropique » aurait été « principe de sélection », parce que ce principe se réfère à la façon dont notre propre connaissance de notre existence impose des règles qui sélectionnent, parmi tous les environnements possibles, uniquement ceux qui présentent les caractéristiques permettant la vie ». — Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, The Grand Design

Le principe anthropique en action

Le rôle clé du principe anthropique en cosmologie est d’aider à expliquer pourquoi notre univers possède les propriétés qu’il possède. Autrefois, les cosmologistes croyaient vraiment qu’ils allaient découvrir une sorte de propriété fondamentale qui fixerait les valeurs uniques que nous observons dans notre univers … mais cela ne s’est pas produit. Il s’avère au contraire qu’il existe une variété de valeurs dans l’univers qui semblent exiger une gamme très étroite et spécifique pour que notre univers fonctionne comme il le fait. C’est ce que l’on appelle le problème du réglage fin, en ce sens qu’il s’agit d’expliquer comment ces valeurs sont si finement ajustées pour la vie humaine.

Le principe anthropique de Carter autorise 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 des univers multiples ? »)

Ce raisonnement est devenu très populaire non seulement parmi les cosmologistes, mais aussi parmi les physiciens impliqués dans la 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 stupéfiant … même pour les théoriciens des cordes !) que certains, notamment Leonard Susskind, ont commencé à adopter le point de vue selon lequel il existe un vaste paysage de la théorie des cordes, qui mène à de multiples univers et le raisonnement anthropique devrait être appliqué pour évaluer les théories scientifiques liées à notre place dans ce paysage.

L’un des meilleurs exemples de raisonnement anthropique est apparu lorsque Stephen Weinberg l’a utilisé pour prédire la valeur attendue de la constante cosmologique et a obtenu un résultat qui prédisait une valeur faible mais positive, qui ne correspondait pas aux attentes de l’époque. 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 juste :

« … Peu 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 de dix ans auparavant – avant la découverte de l’énergie noire – que … peut-être la valeur de la constante cosmologique que nous mesurons aujourd’hui a été en quelque sorte « anthropiquement » choisie. En d’autres termes, s’il y avait plusieurs univers et que, dans chacun d’eux, la valeur de l’énergie du vide était choisie au hasard en fonction d’une distribution de probabilité parmi toutes les énergies possibles, alors ce n’est que dans les univers où la valeur n’est pas si différente de celle que nous mesurons que 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 critiques du principe anthropique ne manquent pas. Dans deux critiques très populaires de la théorie des cordes, The Trouble With Physics de Lee Smolin et Not Even Woit de Peter Woit, le principe anthropique est cité comme l’un des principaux points de discorde.

Les critiques font valoir à juste titre que le principe anthropique est une sorte d’esquive, car il recadre la question que la science pose normalement. Au lieu de chercher des valeurs spécifiques et la raison pour laquelle ces valeurs sont ce qu’elles sont, il permet plutôt une gamme entière de valeurs à condition qu’elles soient cohérentes avec un résultat final déjà connu. Il y a quelque chose de fondamentalement troublant dans cette approche.