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Une Physique Fondée sur l'Information

Intéressant, contradictoire, paradoxal, un article de John Archibald Wheeler contient entre autres une affirmation que nous allons prendre comme point de départ de nos considérations: "On voit se lever l'aube d'une ère nouvelle, la troisième de la physique. La première physique était celle du mouvement, sans explication du mouvement: parabole de Galilée et ellipse de Kepler, la deuxième physique était celle de la loi, sans aucune explication de la loi: lois du mouvement de Newton, électrodynamique de Maxwell, géométrodynamique d'Einstein, chromodynamique moderne, théorie de l'unification du champ et théorie des cordes, et la troisième physique est celle de la physique fondée sur l'information". Nous sommes d'accord, dans une très grande mesure, avec ces affirmations. En effet, la physique ne s'est pas posé le problème d'examiner de quelle manière se constituent les lois de l'univers, tout comme l'affirme Wheeler. N'est-il alors pas possible que la troisième physique soit celle de l'explication de la loi? Wheeler, cependant, envisage l'information dans le sens de la théorie de l'information de Shannon, c'est-à-dire l'information structurale basée sur les bits, tandis que nous, en plus de celle-ci, nous proposons aussi l'information phénoménologique de la matière primitive. Nous serons alors capables d'atténuer les paradoxes constatés par Wheeler, et dont nous reparlerons plus loin. Ainsi, du point de vue orthophysique, la troisième ère de la physique va s'appuyer tant sur l'information structurale et phénoménologique, que sur une matière profonde dont tout provient.

L'information phénoménologique n'est possible qu'en présence d'une forme spéciale de la matière où elle puisse se manifester que nous avons appelée informatière. L'existence de la conscience mentale n'est alors qu'une preuve indirecte, mais suffisante, de l'existence de l'informatière. Comme l'informatière doit être un principe primaire, il faut bien qu'elle fasse partie de la matière profonde, sans être la seule forme de la matière, pour pouvoir expliquer la formation de toutes les substances et informations, de tout un univers, à partir de la matière profonde.

Selon Wheeler, le monde est un système "autosynthétisé", ce qui pourrait signifier autocohérent, mais nous verrons que ce n'est pas exactement cela. Quatre "clés" conduisent Wheeler à cette affirmation et, en plus, "le soupçon que le quantum est le fondement de la physique, que le monde est un système autosynthétisé". Voyons maintenant quelles sont les clés trouvées par Wheeler:

1. La première clé est celle du continu, ou mieux, de l'inexistence du continu: "Il n'y a pas de continu. La logique mathématique moderne nie l'existence du continu conventionnel des nombres. La physique ne fait rien d'autre que de confirmer cela. Aucune voie naturelle n'est offerte pour procéder autrement que de tout fonder sur des phénomènes quantiques élémentaires, avec leur caractère d'information binaire". Bref, le continu physique et, avec lui, tout le beau mécanisme de la physique ne sont que mythe, idéalisation. L'existence, ce que nous appelons réalité, est fondée sur le discret. Mais, tout de suite après, Wheeler y détecte un paradoxe: "Difficulté numéro un: Si le monde est basé sur le discret, pourquoi faut-il que sa description de chaque jour s'appuie sur le continu?" Pourquoi? Du moment que l'on affirme que le fondement de la physique est le quantique, alors il n'y a plus de place pour le continu, mais voici que celui-ci s'entête à reparaître, pour la bonne raison qu'il reflète une réalité physique issue du caractère de la matière profonde. Car le secret du monde ne se trouve pas au niveau quantique, mais sub-quantique. Et d'ailleurs, la réalité tout entière, pas seulement physique, mais aussi mentale, sociale, culturelle et, en général, la vie, ne peuvent pas s'expliquer seulement par le discret, par l'atomique ainsi que l'on disait naguère. Au plan général de la pensée, le matérialisme atomiste est sans issue, il ne peut expliquer le monde, chose connue dès le siècle passé et qui reste valable aujourd'hui encore. La relation entre continu et discret demeure une question intéressante: de quelle manière se produit le passage du continu spécifique de la matière profonde au discret quantique et comment réapparaît le continu dans la vie de tous les jours, mais aussi dans nombre de nos théories scientifiques?
   Notre propre théorie philosophique est que, du fond d'un continu spécifique de la matière profonde, non encore spatial, naît une organisation dont les éléments deviennent des quanta, y compris des quanta d'espace, lesquels reflètent mais en même temps dissimulent le continu primaire. Mais comme, d'autre part, n'importe quel organisme vivant (l'esprit humain inclus) comprend de façon directe la composition informatérielle de la matière profonde, on arrive de nouveau au continu de la matière profonde. Celui-ci reparaît alors directement dans le comportement d'ensembles quantiques vivants auxquels il confère le caractère de corps et ces derniers sont "contraints" de se démarquer des autres corps et de marquer ainsi le continu macroscopique.

   Le continu est plus profond que le discret, mais il convient de distinguer le continu profond du continu macroscopique,le second étant une conséquence du premier. C'esten envisageant le continu profond que pourrait être expliquée et comprise la contradiction entre le continu macroscopique et le discret quantique. Entre les deux continus, il existe des différences d'essence: le macroscopique est spatial (car résultant de l'intégration de l'espace quantique par le continu profond des êtres vivants), tandis que le profond est non spatial mais source physique de tous les quanta d'un univers, y compris des quanta d'espace. L'organisation du continu profond se réalise par l'information phénoménologique, dont le rôle sera étudié plus loin.
   
   

2. Une autre clé de Wheeler est l' austérité. Que signifie l'austérité? Selon Wheeler: "Il n'existe aucune grande théorie du champ, électrodynamique, géométrodynamique, chromodynamique, théorie des cordes, qui ne soit basée sur l'identité mathématique, le fait trivial, la tautologie logique: la limite d'une limite est zéro. Dans ce sens, presque tout le mécanisme de la physique est construit sur presque aucun mécanisme. Ceci nous invite à croire que la physique tout entière est construite sur absolument aucun mécanisme, que l'existence opère sur le principe d'une totale austérité". L'austérité, remarquons-le, est dans ce cas un autre mot pour néant: "Si en gravitation et autres théories du champ nous pouvons dériver tant d'aussi peu, pourquoi ne compléterions-nous pas le reste du chemin en obtenant n'importe quoi du néant?".
   Et, de fait, il existe un modèle ontologique de l'existence dépourvu de matière profonde qui soutient que l'univers provient du néant, les lois de l'univers apparaissant au moment de sa naissance, cette dernière étant considérée de nos jours comme un fait physique certain. Mais de quoi naît cet univers? De quelque chose d'autre? Du néant? A moins de concevoir autre chose de matériel, telle la matière profonde, alors, exception faite des solutions idéalistes et spiritualistes, il ne reste plus rien en dehors de cela que le néant ou, selon le terme de Wheeler, l'austérité totale. Mais, en physique, est-ce possible de voir apparaître quelque chose qui ne vienne pas d'autre chose?
   Plus loin Wheeler considère que les lois qui apparaissent au moment du big-bang ne proviennent pas d'une planification préexistante mais d'un hasard aveugle. Néanmoins, il constate qu'il ne peut être question malgré tout d'une austérité totale. Quelque chose doit bien offrir asile au hasard aveugle: "Un principe d'organisation, affirme-t-il, qui n'est pas lui-même une organisation semble être la seule possibilité".
   David Böhm parlait de l'existence, dans le substrat sub-quantique, d'un ordre implicite gouverné par un ordre extérieur (extérieur au substrat), et aussi du rôle, dans ce même substrat, d'événements véritablement fortuits. On peut dire qu'il existe, chez David Böhm également, un principe d'organisation qui n'est pas de l'organisation: l'ordre extérieur qui, par des processus physiques fortuits, engendre l'ordre d'un univers. Pas question d'austérité totale, bien que l'ordre extérieur puisse aussi être assez austère en matière de principes primordiaux.
   En orthophysique, de même, la matière profonde est relativement austère, n'ayant qu'un nombre minimum de principes: l'informatière, l'orthomatière, le chronos, la tension primordiale "exister" avec ses composants ''en-soi", "de-soi", "au-dedans de soi".
   Wheeler rappelle alors que les dimensions de l'espace et le temps doivent être prises en compte par une physique basée sur l'austérité. Les dimensions de l'espace ne se réduisent pas aux seules trois dimensions mais elles sont en fait au nombre de 3 + n dimensions, les n extradimensions se trouvant dans un espace si petit qu'elles ne sont pas susceptibles de vérification expérimentale directe. Mais ces dimensions demandent une continuité, sinon c'est qu'on est face à une structure en fait sans continuité et sans caractère dimensionnel. Comme chez Wheeler, l'orthophysique permet d'admettre la possibilité d'un espace non purement tridimensionnel, c'est à dire qu'il est fort possible qu'un espace sous-jacent existe, de dimensions quelconques. Il se pourrait même que divers univers aient des espaces sous-jacents comportant un nombre variable de dimensions. Ces espaces devront alors être engendrés par des informations phénoménologiques particulières nommées phénomènes informationnels topologiques. Les espaces naissent du continu de la matière profonde par quantification. Pourquoi devrions-nous imaginer des particules se trouvant au sein d'espaces continus quand, dans notre conception, les particules sont aussi espace, et l'espace est aussi constitué de quanta spécifiques?
   Ceci nous amène à la difficulté numéro trois (nous étudierons plus loin la deuxième) de Wheeler: "Comment réconcilier la demande de structure avec la demande d'austérité totale?". Si, par austérité, on entend comme nous le faisons les principes de la matière profonde, et s'ils sont suffisants pour faire apparaître des structures, alors une réconciliation entre austérité et structure devient possible: la matière profonde est austère car elle est gouvernée par un nombre minimal de principes primaires, et c'est l'information phénoménologique issue de cette même matière qui fait apparaître des structures. Ainsi, le recours à un modèle orthophysique du monde, c'est-à-dire l'acceptation d'une matière profonde avec des propriétés informationnelles-phénoménologiques, réduit l'importance des difficultés mentionnées ci-dessus.
   
   
3. Encore une autre clé de Wheeler est celle de l'absence de temporalité ("timelessness"). Si le continu, dit-il, est une illusion, le temps est alors un mythe. Le temps qui perd son sens à des distances très faibles, de l'ordre de la longueur de Planck, distances qu'on peut donc évaluer à 1,6*10^-33 cm. Conformément aux théories quantiques l'espace-temps semble ne plus exister au-dessous de cette valeur, de même que le temps s'arrête, selon la théorie d'Einstein, dans le big-bang et le collapsus gravitationnel. Dans ce cas, le concept de temps n'est plus primaire, mais secondaire, et de là vient la difficulté numéro quatre: "comment dériver le temps sans supposer le temps?". Dans le cadre de notre orthophysique, il n'est pas possible de "dériver" le temps sans supposer l'existence dans la matière profonde d'un rudiment de temps que nous appellerons chronos. C'est une sorte de rythme profond de modification où des événements ont lieu sans subir ni l'orientation ni la durée caractéristiques du temps. Cette conception orthophysique correspond assez à l'opinion de Wheeler lorsqu'il affirme qu'au niveau ultime de la réalité "il n'existe pas et il ne peut exister quelque chose de pareil au temps, il faut nous attendre à un principe plus profond le remplaçant. Des événements, oui; une continuité d'événements, non". Dans la réalité ultime, les événements se produisent dans le chronos, non pas dans le temps, selon un rythme fondamental, sans durée et sans orientation. En ce sens, on peut dire que le temps a des racines plus profondes que l'espace car son squelette est le chronos, tandis que l'espace est la conséquence d'un phénomène informationnel topologique dans l'orthomatière. La continuité du temps usuel, tout comme celle de l'espace macroscopique, est donc le résultat de l'orientation d'une succession d'événements se produisant dans un univers, la succession étant réalisée en durée par un organisme vivant ouvert sur l'informatière. Ainsi, la durée est attribuée et observée par les organismes par l'intermédiaire des phénomènes, elle est une information phénoménologique, par conséquent le temps dans la version orthophysique se décompose en chronos (ou rythme cosmique), orientation des événements (aussi dite "flèche du temps"), et durée. Le squelette du temps étant le chronos, c'est le rythme de ce dernier qui, en dernière instance, détermine des quanta de temps. La continuité du temps est réalisée par la succession des quanta de temps, de même que la continuité de l'espace est réalisée par l'enchaînement des quanta d'espace et des particules élémentaires. L'espace-temps considéré par la théorie de la relativité correspond à ces deux continuités, mais il cesse d'exister dès que nous l'envisageons au-dessous de la grandeur d'un quantum d'espace, ou d'un quantum de temps, car, ce faisant, nous pénétrons dans le domaine sub-quantique de la matière profonde.
   
   
4. Voici maintenant la clé de Wheeler que nous étudions en dernier, celle qu'il appelle clé de la participation de l'observateur ("observer participancy"). Il s'agit en fait de deux idées relatives aux phénomènes quantiques élémentaires:
   
   
   • Première idée. Wheeler, s'appuyant sur le principed'incertitude de Heisenberg, affirme que "la participationde l'observateur est le trait central du monde ... Une questionconcernant la position d'un électron ... se trouve en relationcomplémentaire avec une question concernant son impulsion. Le dispositif pour mesurer la position et le dispositif pour mesurer l'impulsion ne peuvent pratiquement pas être installés de manière à ce qu'ils fonctionnent dans la même région en même temps. Bien plus, en l'absence de l'une ou l'autre de ces mesures, nous n'avons même pas le droit d'attribuer soit position, soit vitesse à l'électron".En d'autres termes, pour Wheeler, l'impulsion et la position del'électron n'existent pas indépendamment de nous.En les mesurant, nous devenons des participants au phénomèneet c'est pourquoi nous participons aussi à ce que nousavons droit d'affirmer, par exemple, sur le passé. Notrerôle, poursuit Wheeler, est peut-être minuscule denos jours dans l'ensemble des choses, mais, dans des milliardsd'années, l'explosion de la vie donnera un rôle décisifà l'observateur participant, notamment celui "de construire,au cours des temps à venir, ... notre passé, présentet avenir, c'est-à-dire tout ce vaste monde". On remarquedonc chez Wheeler un principe cosmologique anthropiquebasé sur la multitude d'observateurs participants. S'iln'y avait qu'un seul observateur, on s'enliserait dans le solipsisme.C'est d'ailleurs le problème que se pose logiquement Wheelerà la fin de son article: "Solipsisme? Solipsisme avecle sens que donnent les dictionnaires, de théorie ou devision envisageant le moi comme la seule réalité?",à quoi il répond: "Pas tout à fait ...Il n'existe pas de mot que nous prononcions, de concept que nousutilisions, de pensée que nous ayons qui ne proviennentdirectement ou indirectement de notre participation à unecommunauté plus large. L'esprit humain est dépendant de cette communauté tout comme l'ordinateur. Un ordinateur sans programme n'en est pas un. De même l'esprit sans programme n'en est pas un".
     Supposons qu'il ne s'agisse pas d'un seul moi observateur et que, par conséquent, il n'y ait pas solipsisme. Dans ce cas, l'observateur est une communauté d'esprits dont, tout autant, la science est appelée à rendre compte. Si l'observateur est un trait central du monde quantique, alors il doit également être expliqué, avec son esprit, et comment il engendre une culture, une science, une société. En tant que "palier" du monde, l'observateur se trouve en fait au niveau macroscopique, placé directement entre le monde quantique et celui de la matière profonde, en raison de quoi il devra comprendre le monde quantique en l'envisageant aussi depuis la matière profonde. Son savoir sera alors plus proche de la réalité. Que l'observateur puisse intervenir dans la marche du monde, et même très vigoureusement dans l'avenir, est un fait qui nous apparaît aussi comme probable car l'observateur arrivera à mieux connaître la matière profonde, c'est-à-dire la zone où se constituent les lois d'un univers et où il pourrait également exercer son action. Le principe anthropique pourrait alors acquérir la forme d'une troisième version, celle de la succession des univers.
     
     
   • Seconde idée. Elle concerne le rôle de l'informationdans le domaine des phénomènes quantiques. Wheeleraffirme: "Le phénomène quantique est tout cequ'il y a de plus étrange dans ce monde étrange. Étrange parce que toute localisation dans l'espace ou le temps y est absente. Étrange aussi parce qu'il a un caractère pur: oui-non, un bit de signification. Étrange enfin parce que, plus que n'importe quel autre phénomène de toute la physique, il est beaucoup plus profondément marqué par la théorie l'information. Cette étrangeté nous amène naturellement à nous interroger non seulement sur ce qui se trouve à l'arrière et en dessous du phénomène quantique élémentaire, mais encore ... sur le rôle qu'il joue dans la construction de tout ce qui existe" (difficulté 2 de Wheeler). Cette citation exprime en fait le problème fondamental de frontière entre la physique et la science contemporaine. Du point de vue de l'orthophysique, l'affirmation de la non localisation dans l'espace et le temps du phénomène quantique n'est que l'illustration du fait que la matière profonde ne se situe pas dans l'espace et le temps, mais elle est génératriced'espace et temps.

Une série de recherches théoriques fondamentales ont essayé de déterminer les bases physiques les plus élémentaires du calculatoire et par cela même les limites physiques des opérations sur ordinateur. Mais toutes n'ont trait qu'à l'alternance entre deux états notés par 0 et 1, donc à l'information structurale, notamment à ce qui tient du bit et de l'entropie dans la théorie de l'information de type Shannon. Cependant, on doit se demander quel est le lien de cette information structurale avec la signification qu'elle a dans l'esprit humain et, à la limite dans certains programmes de l'intelligence artificielle? Peut-on vraiment parler d'information quand la signification n'est pas là? En intelligence artificielle, l'information structurale, organisée en modèle du monde ayant la forme, par exemple, d'un réseau sémantique, porte la signification. Mais en dernière instance celle-ci provient d'une signification intelligible à un humain. La pensée structurale qui se présente à l'esprit humain redevient une conscience mentale structurale-phénoménologique. On pourrait même formuler le principe suivant en ce qui concerne une science structurale-phénoménologique:

Principe I

N'importe quelle information structurale ayant une signification s'appuie sur une signification phénoménologique ou vise une signification phénoménologique. Les significations phénoménologiques ont un sens dans l'esprit humain, elles sont des phénomènes informationnels de la matière profonde, prenant naissance toujours dans la matière profonde mais par et dans le contexte d'un organisme vivant.

Il est intéressant de voir que Hans Kuhn [Kuhn, 1985], un initiateur de l'ingénierie moléculaire, envisage la possibilité de produire, par des processus physiques strictement structuraux, des dispositifs physiques aptes à accumuler des connaissances ("knowledge-accumulating physical systems") mais qu'il précise: "Le système accumulateur de connaissance est considéré comme un système physique et, dans le cadre d'un système physique, le concept de conscience n'a aucune signification: un système physique est l'objet expérimenté par le sujet conscient" [Kuhn, 1988]. Pour lui, le système d'accumulation de connaissances n'ayant pas de conscience (du type de la conscience humaine), il est un substitut de l'observateur humain, mais pour celui-ci les difficultés pour le concevoir sont si grandes que Kuhn déclare à la fin de son article: "Un observateur artificiel constitué de façon adéquate, qui utiliserait un système opérationnel de l'information qui ne fût pas à tout prix basé sur la physique classique, peut représenter un moyen plus sûr pour rationaliser les données observées dans des domaines assez différents". Et, tout de suite après: "L'intention de l'auteur fut de montrer que le processus aboutissant à l'origine et à l'évolution de la vie doit être considéré un phénomène physique fondamental". Ainsi, la vie fait apparaître un phénomène physique fondamental nouveau. Mais la vie n'est pas possible en dehors de l'existence de significations phénoménologiques qui sont une forme naturelle de l'information et se produisent dans l'informatière. Cela étant, la physique doit plonger ses racines dans l'information phénoménologique et ensuite seulement s'occuper de l'information structurale. Limiter la physique quantique à l'étude de la seule information structurale et, de plus, réduire cette dernière au bit de la théorie shanonnienne nous semble, par conséquent, totalement insuffisant. Il va de soi qu'il n'est pas question de nier l'importance de tous les travaux recherchant les limites physiques des opérations de structuration d'une information, mais la physique ne peut s'arrêter à ce niveau dans la création d'une physique basée sur l'information. Il faut qu'elle s'attaque au substrat sub-quantique, qu'elle atteigne la matière profonde. La seule voie pour y accéder est la physique de la vie comprise comme un processus structural-phénoménologique. La physique ne saurait plus ignorer la vie en tant que réalité complète, incluant l'esprit et les processus sociaux, le fait de les considérer simplement comme observateur n'étant pas suffisant.

Dans la matière profonde, l'information primordiale est l'information phénoménologique. C'est par elle que, dans la matière, naît le phénomène physique structural de l'univers aussi bien que l'information structurale qui s'y associe. En d'autres termes, l'information structurale n'est même pas possible sans information phénoménologique. L'aspect informationnel de la matière et particulièrement de la forme informationnelle du quantique est une réalité fondamentale. Ceci nous rapproche de nouveau du point de vue exprimé par Wheeler, Landauer etc., tout en y ajoutant le principe suivant:

Principe II

N'importe quelle information structurale provient directement ou indirectement de l'information phénoménologique.

Conclusions

Le monde est un circuit fermé "autosynthétisé", affirme Wheeler. La figure 2, tirée de [Wheeler, 1988], illustre un tel circuit, mais soulève un assez grand nombre de problèmes. Wheeler dit: "La vie, l'esprit, la communication ne comptent donc pas du tout dans le schéma de l'existence? ... il n'y a pas de machine pour produire des univers. La participation de l'observateur représente la source intégrale de ce qui est la vie, l'esprit, la communication". Ces affirmations n'éclaircissent pas particulièrement le schéma du circuit mais nous font constater que l'autosynthèse du monde n'a rien à avoir avec l'autocohérence de la matière, ni même en général avec celle du monde. L'auteur lui-même remarque deux "désastres":

• poser comme postulat le caractère inexplicable de quelque chose sur quoi on construit tout, ceci contredit un principe central de la pensée occidentale, à savoir que n'importe quel mystère peut être dévoilé;
  
  
• poser comme postulat que sous chaque niveau de structure se cache un autre dans une succession sans fin, ceci est tout aussi désastreux.

C'est pourquoi il a choisi comme modèle du monde un circuit fermé qui échappe en effet au second désastre mais non pas, nous semble-t-il, au premier puisqu'un mystère demeure tout de même: de quoi provient le circuit autosynthétisé quand il n'existe "pas de lieu d'où il commence"? Wheeler est tenté de croire qu'il provient du néant. Cependant, dans ce circuit, le rôle essentiel revient à l'observateur participant. Ne faut-il pas alors supposer une source sous-jacente à ce participant puisqu'il joue un rôle essentiel? Quelle est cette source?

Notre modèle orthophysique de l'anneau du monde matériel, illustré dans la figure 3, contient une source qui participe à l'enchaînement dans un anneau. Les éléments-clé de cet anneau sont la matière profonde et l'homme, et aussi la société, en particulier leur conscience. Seule la matière profonde peut engendrer le monde quantique et la vie qui s'appuie sur le monde quantique. C'est encore elle qui intervient sans cesse dans le processus vital au moyen des phénomènes informationnels, ainsi que des élaborations de l'esprit et de la conscience humains. A son tour, la conscience peut observer et agir sur la vie, le monde macroscopique et même le monde quantique. Qui plus est, elle pourra exercer son action aussi sur la matière profonde à partir du moment ou, semblable modèle se confirmant, elle saura créer des dispositifs avec certains phénomènes de vie spécialement créés dans ce but.

Rien de plus n'est nécessaire en dehors de cet anneau qui s'autosynthétise soit à partir de la matière profonde, soit à partir de la conscience en utilisant une technologie propre à accéder à la matière profonde. De pareils anneaux peuvent exister en nombre indéfini, chaque anneau correspondant à un univers. La matière étant autocohérente, l'homme dans la matière est, à la fois, observateur, participant, constructeur et créateur. Matière, information et conscience vivante, c'est-à-dire esprit, sont inséparables dans un tel anneau. Sans information, la matière serait en un total équilibre en soi, ce qui reviendrait à ce qu'elle ne soit pas. C'est l'information qui la met en mouvement vers l'esprit et l'esprit atteindra ses sommets quand il saura être la conscience de la matière même, c'est-à-dire de l'existence.