Inaptitude de notre cerveau à appréhender intuitivement les lois physiques de notre Univers
Introduction - le diner-conférence
L’intérêt majeur d’un diner-conférence comparé à une conférence classique, réside non seulement dans la convivialité du diner en lui-même, mais également dans la proximité et l’interaction que peuvent avoir les participants avec le conférencier lors du diner qui suit la conférence. C’est ce concept original que l’association Univers sans Frontières et le restaurant L’Amphitryon nous ont proposé le 8 décembre dernier, sur le thème “Astronomie et Gastronomie”.
La conférence d’Alain sur l’évolution des représentations de l’univers à travers les âges, et les questions, théories et modèles qu’étudient actuellement la communauté scientifique, fut suivie pendant le repas d’une riche interaction entre les participants et le conférencier.
Un des sujets abordés fut la facilité ou la difficulté que nous éprouvons pour intégrer à notre modèle de pensée les concepts des théories et modèles d’univers présentés, y compris ceux qui font aujourd’hui consensus dans la communauté scientifique.
Nous avons chacun notre propre modèle de l’Univers qui nous entoure. Tout nouveau modèle ou théorie proposé doit être successivement compris, puis accepté, avant de pouvoir être intégré à notre propre modèle qui s’en trouve changé. Et cette acceptation n’est pas évidente. Le facteur d’acceptation d’un modèle proposé, qu’il soit fortement hypothétique (comme l’énergie noire de l’univers) ou qu’il fasse concensus (comme la relativité générale), semble proportionnel à l’écart entre son propre modèle et le modèle proposé, soit encore proportionnel à l’effort qu’il est nécessaire de déployer pour intégrer le nouveau modèle.
Albert Einstein lui-même réfutait certaines implications des modèles sur lesquels il travaillait, alors qu’elles sont aujourd’hui parfaitement admises par l’ensemble de la communauté scientifique.
Inaptitude de notre cerveau à appréhender intuitivement les lois physiques de notre Univers
Ce qui me fascine le plus, et ce sera le sujet de ce billet, c’est l’inaptitude de notre cerveau à appréhender les lois de notre Univers, dès que l’on dépasse le cadre familier de l’environnement dans lequel nous évoluons. Cadre que nous sommes obligés de dépasser pour répondre aux questions fondamentales de la science.
Et il est bien logique que tel le champignon qui est parfaitement adapté au milieu dans lequel il pousse et qui n’a besoin ni d’oeil ni d’oreille pour se développer, nous et en particulier notre cerveau soyons parfaitement mais uniquement adaptés au milieu dans lequel nous évoluons. Un milieu dans lequel nos sens et notre capacité de réflexion sont suffisants pour assurer notre survie, notre reproduction et notre perpétuation. Car il suffit bien qu’ils soient suffisants pour assurer notre perpétuation. Toute capacité de perception supplémentaire serait en effet superflue, et n’avantagerait en rien les êtres que nous sommes pour vivre mieux ou mieux nous reproduire dans notre environnement.
Nous sommes donc bien adaptés pour percevoir un monde physique en 3 dimensions d’espace (avant-arrière, gauche-droite, haut-bas), plus une dimension de temps (passé-futur) qui s’écoule telle qu’elle s’écoule sur terre, et appréhender les lois qui régissent les objets qui interagissent avec nous sur terre, à savoir des objets de la taille de quelques millimètres à plusieurs mètres, et pesant de quelques milligrammes à quelques tonnes.
Mais la modélisation que nous faisons de notre environnement de manière intuitive n’est en fait qu’une approximation des lois plus universelles qui régissent l’Univers. Ces concepts s’appliquent mal aux objets très petits (comme les particules élémentaires constituants fondamentaux de l’Univers et de la matière) comme aux objets très gros (comme les étoiles, les galaxies ou les amas de galaxies).
C’est par exemple la terre qui nous semblait plate et qui ne l’est pas, puis nous semblait au centre d’un Univers composé d’astres qui lui tournaient autour et qui ne l’est pas, qui nous semblait immuable, là depuis toujours, et qui ne l’est pas, la lumière qui semble se propager de manière instantanée alors qu’elle met bel et bien plus de 8 minutes pour nous parvenir du soleil et plusieurs années pour nous parvenir des plus proches étoiles, le temps et l’espace qui nous paraissent indépendants et absolus alors qu’ils sont liés et relatifs à l’observateur (théorie de la relativité), le principe de causalité et la notion de trajectoire qui ne s’appliquent pas aux particules élémentaires constitutives même de la matière qui pourtant composent les objets plus gros que nous manipulons (mécanique quantique). Seule leur probabilité de présence a un sens.
A propos de probabilités, une autre chose qui m’a toujours fascinée est l’inaptitude de notre cerveau à se représenter les probabilités. Combien de personnes pensent qu’une chance de gagner le gros lot sur 76 millions* “reste 1 chance”, et ne pensent qu’au gros lot à gagner plutôt qu’à l’improbabilité immense qu’ils ont de gagner. Le succès du loto en est une preuve. (*: 1 chance sur 76 millions environ pour l’Euromillion et 1 chance sur 14 millions environ pour le Loto français). Alors que les probabilités d’être victime d’un accident aérien (très peu probable également) est d’un ordre de grandeur de 1 chance sur 2 millions environ, soit 38 fois plus ! (et la probabilité d’avoir un accident de voiture en se rendant à l’aéroport est encore bien plus élevée !)
Aussi, combien de personnes pensent instinctivement que si une combinaison (disons les chiffres 1,2,3,4,5,6 au loto) sortent 10 fois de suite, alors cette combinaison a moins de chances de sortir la fois suivante ? Alors qu’elle a tout autant de chances que toutes les autres combinaisons de sortir la fois suivante.
Notre cerveau est bien mal adapté pour appréhender des concepts qui sortent du cadre de notre environnement de vie. Et pourtant, nous sommes tout naturellement poussés à faire évoluer notre propre modélisation de l’Univers, afin de répondre aux nombreuses questions que nous nous posons, et de faire évoluer notre modèle intuitif d’Univers que nous acquérons lors de notre enfance vers un modèle d’Univers issu des enseignements de la science. Bien que la tâche soit donc ardue car non naturelle à priori, elle n’en est pas moins d’une attirance telle qu’on ne saurait s’y soustraire.
Ces concepts, vulgarisés et mis à la porté du grand public par certains scientifiques talentueux sont donc naturellement plus ou moins bien acceptés (une fois le concept compris) par les personnes qui les reçoivent.
Cas appliqué - fini et sans bords versus infini
Durant le diner, j’ai été amené à exprimer ce qui pour moi était acceptable facilement ou non au sujet des modèles et théories en cosmologie actuellement à l’étude par la communauté scientifique et exposées par Alain. Ce “qui m’irait” ou ne “m’irait pas” en cas de confirmation par l’expérience de tel ou tel modèle ou théorie.
Par exemple, dans mon modèle d’Univers, il ne peut y avoir de singularité (de bords) dans l’Univers. Pas de début, de fin donc, dans l’espace ni le temps. Pas réellement en tout cas.
Certaines singularités dans les modèles d’Univers sont pour moi révélatrices d’une réduction de dimensions, d’une projection. Un peu comme si nous raisonnions sur les ombres d’objets projetées au sol par le soleil au lieu de raisonner sur les objets eux-mêmes.
Par exemple, la trajectoire elliptique de la terre autour de soleil vu sur la tranche ressemble à un segment de droite avec un début et une fin. Un observateur placé dans le plan de l’écliptique peut donc voir la terre osciller en ligne droite entre les deux positions extrêmes pouvant être considérées comme un début et une fin. Il n’en est pourtant rien quand on considère la seconde dimension d’espace, c’est à dire quand on sort l’observateur du plan de l’écliptique pour lui faire prendre de la hauteur (nouvelle dimension d’espace), ce qui transforme la trajectoire apparemment rectiligne en trajectoire elliptique et sans début ni fin.
Ainsi pour moi, il y a sûrement un début à l’Univers, tout du moins en considérant les 3 dimensions d’espace et de temps que nous appréhendons bien. Mais peut-être pas si l’on considère, tel la terre oscillant de manière rectiligne entre les deux points extrêmes de sa trajectoire vu sur sa tranche, que le temps ralentit de plus en plus au fur et à mesure que nous remontons à l’instant zéro, qui n’apparaîtrait plus comme un début si l’on considère une dimension de temps supplémentaire.
De la même manière, il m’est fort bien acceptable que l’espace et le temps ne soient pas continus au sens où les particules élémentaires qui nous constituent ne peuvent être considérées que sous la forme de probabilités de trajectoires et non comme des points positionnables précisément et avec certitude dans l’espace et le temps. Ainsi, tout objet que nous manipulons avec nos mains, n’est en fait “là, à sa position précise dans l’espace et le temps” pas tout à fait exactement si on grossit suffisamment pour observer les éléments constitutifs des atomes. Mais à notre échelle, il est “là” à 100% à une approximation près.
Etrangement, j’ai par contre bien du mal avec l’infini. Me dire que l’Univers pourrait exister pendant un temps infini par exemple, ou gonfler et se diluer indéfiniment. Je ne sais pas expliquer pourquoi, mais je serai “déçu” si on mettait une telle chose en évidence. Est-ce parce qu’il n’y aurait alors aucune “raison” qu’un Univers qui aurait une existence infini ait eu un début il y a 13,8 milliard d’années “seulement” ?
Suite à cette soirée, je me suis donc aperçu que je n’avais aucun problème à considérer certains concepts et les faire rentrer dans mon modèle acceptable d’Univers, alors que j’avais plus de mal avec d’autres qui me semblent inacceptables. J’imagine aussi que le lecteur puisse avoir des facilité d’acceptation et des réticences différentes des miennes, et les réactions au tour de la table à cette soirée me l’ont bien montré.
Conclusion
Nous ne sommes donc pas fait pour appréhender intuitivement les lois qui régissent notre Univers en dehors de notre échelle. La modélisation naturelle que nous nous faisons de notre environnement n’est pas adaptée à l’Univers.
Nous avons pourtant la capacité de nous faire un modèle de cet Univers, de faire notre les concepts, modèles et théories développées par la communauté scientifique, au pris d’intenses réflexions, de refus, de maturations, mais qui au final une fois intégrées nous satisfont plus que le modèle que nous avons quitté, puisqu’elles permettent d’expliquer plus et mieux.
Je termine ce billet déjà trop long par l’autre fascination qui est la mienne devant la prise de conscience que nous ne connaissons presque rien de notre Univers, prise de conscience qui augmente au fur et à mesure que notre compréhension de l’Univers augmente. Ainsi, plus nous comprenons et plus nous réalisons notre ignorance.
Vivement le prochain diner-conférence d’Univers sans Frontières !
