La réalité existe-t-elle sans nous ? Les physiciens ont trouvé extrêmement difficile d’écrire l’observateur hors de la théorie quantique. Maintenant, certains envisagent une alternative ahurissante : qu’une description cohérente de la réalité, avec toutes ses bizarreries quantiques, puisse découler de rien de plus que d’expériences subjectives aléatoires.
Cela ressemble à la « perspective d’un fou », dit l’auteur de cette nouvelle théorie audacieuse, car elle oblige à abandonner toute notion de lois physiques fondamentales. Mais s’il se tenait debout, cela résoudrait non seulement de profondes énigmes sur la mécanique quantique, mais cela bouleverserait nos idées préconçues les plus profondes sur la réalité elle-même.
Il est bien établi que le corps peut absorber les informations provenant de la stimulation sensorielle, et il suffit de regarder le succès de l’hypnothérapie pour voir à quel point elle peut être efficace. Ce système étend ce principe en stimulant notre potentiel de guérison à travers le mot écrit, les nombres, les équations fractales, le son, la couleur et les symboles. En donnant des instructions directes à l’intelligence de notre corps, nous stimulons ses pouvoirs naturels de guérison.
Lorsqu’il s’agit de prévoir comment le monde se comportera, la théorie quantique est inégalée : chacune de ses prédictions, aussi contre-intuitive soit-elle, est confirmée par l’expérience. Les électrons, par exemple, peuvent parfois afficher un comportement caractéristique des ondes, même s’ils semblent dans d’autres circonstances se comporter comme des particules.
Vague de confusion
Avant l’observation, de tels objets quantiques sont dits être dans une superposition de tous les résultats observables possibles. Cela ne signifie pas qu’ils existent dans de nombreux états à la fois, mais plutôt que nous pouvons seulement dire que tous les résultats de mesure autorisés restent possibles. Ce potentiel est représenté dans la fonction d’onde quantique, une expression mathématique qui encode tous les résultats et leurs probabilités relatives.
Mais il n’est pas du tout évident de savoir ce que la fonction d’onde peut vous dire sur la nature d’un système quantique avant de faire une mesure. Cet acte réduit tous ces résultats possibles à un seul, surnommé l’effondrement de la fonction d’onde – mais personne ne sait vraiment ce que cela signifie non plus. Certains chercheurs pensent qu’il pourrait s’agir d’un véritable processus physique, comme la désintégration radioactive. Ceux qui souscrivent à l’interprétation des mondes multiples pensent qu’il s’agit d’une illusion provoquée par une division de l’univers en chacun des résultats possibles. D’autres disent encore qu’il ne sert à rien d’essayer de l’expliquer – et d’ailleurs, qui s’en soucie ? Les maths fonctionnent, alors taisez-vous et calculez.
Quoi qu’il en soit, l’effondrement de la fonction d’onde semble dépendre de l’intervention ou de l’observation, ce qui soulève d’énormes problèmes, notamment en ce qui concerne le rôle de la conscience dans l’ensemble du processus. C’est le problème de la mesure, sans doute le plus gros casse-tête de la théorie quantique. « C’est très difficile », déclare Kelvin McQueen, philosophe à l’université Chapman en Californie. « Plus d’interprétations sont lancées chaque jour, mais toutes ont des problèmes. »
La plus populaire est connue sous le nom d’interprétation de Copenhague d’après la ville natale de l’un des pionniers de la théorie quantique, Niels Bohr. Il a fait valoir que la mécanique quantique ne nous dit que ce à quoi nous devons nous attendre lorsque nous effectuons une mesure, et non ce qui cause ce résultat. La théorie ne peut pas nous dire à quoi ressemble un système quantique avant que nous l’ayons observé ; tout ce que nous pouvons lui demander, ce sont les probabilités de différents résultats possibles.
Une telle perspective semble vous ramener à une conclusion inconfortable : que l’acte même de notre observation appelle le résultat à l’existence. Cela peut-il être vrai? Cela semble l’antithèse de ce que la science suppose normalement, comme l’a laissé entendre Einstein. Pourtant, l’idée a du pedigree. Le physicien hongrois John von Neumann a été le premier à le divertir au début des années 1930, et son compatriote Eugene Wigner est allé plus loin avec une expérience de pensée dans les années 1950 maintenant connue sous le nom d’ami de Wigner.
« Et si la réalité ne pouvait être décrite sans faire appel à notre implication active ?
Supposons que Wigner se trouve à l’extérieur d’une pièce sans fenêtre où son ami est sur le point d’effectuer une mesure sur une particule. Une fois cela fait, elle sait quelle est la propriété observée de la particule, mais Wigner ne le sait pas. Il ne peut pas dire de manière significative que la fonction d’onde de la particule s’est effondrée jusqu’à ce que son ami lui dise le résultat. Pire encore, jusqu’à ce qu’elle le fasse, la théorie quantique n’offre aucun moyen à Wigner de considérer tous les événements invisibles à l’intérieur du laboratoire comme ayant des résultats fixes. Son amie, son appareil de mesure et la particule restent une grande superposition composite.
C’est comme si nous vivions dans un monde solipsiste où l’effondrement ne se produit que lorsque la connaissance du résultat empiète sur un esprit conscient. « Il s’ensuit que la description quantique des objets est influencée par les impressions entrant dans ma conscience », a écrit Wigner. « Le solipsisme peut être logiquement cohérent avec la mécanique quantique actuelle. »
John Wheeler de l’Université de Princeton l’a dit différemment : ce n’est pas du solipsisme mais une sorte de collaboration interactive qui donne vie aux choses. Nous vivons, a déclaré Wheeler, dans un « univers participatif » – un univers qui ne peut être décrit de manière significative sans faire appel à notre implication active. « Rien n’est plus étonnant dans la mécanique quantique », écrivait-il, « que de permettre de considérer sérieusement… que l’univers ne serait rien sans l’observation. »
Mais Wheeler n’a pas pu échapper au fourré de questions insolubles que soulève l’univers participatif. D’une part, Wigner et son ami semblent enfermés dans une régression infinie. Wigner lui-même est-il dans une superposition d’états jusqu’à ce qu’il transmette le résultat à ses autres amis dans le bâtiment voisin ? Quel observateur « décide » quand l’effondrement de la fonction d’onde se produit ? Et qu’est-ce qui constitue une observation consciente de toute façon ?
Malgré la persistance de telles interrogations, certains théoriciens sont récemment revenus à une forme de vision de Wheeler, ce que Chris Fuchs de l’Université du Massachusetts à Boston a appelé la « réalité participative ». Ce changement est en partie dû à l’absence d’une meilleure alternative, mais c’est principalement parce que si vous prenez la mécanique quantique au sérieux, certains éléments de subjectivité dépendant de l’observateur semblent impossibles à éviter.
Il y a quelques années, le théoricien Caslav Brukner de l’Université de Vienne a revisité le scénario de l’ami de Wigner sous une forme légèrement modifiée proposée par David Deutsch de l’Université d’Oxford. Ici, l’amie fait la mesure – elle a effondré la fonction d’onde de la particule, produisant soit le résultat A ou B – mais dit seulement à Wigner qu’elle voit un résultat défini, pas ce qu’il est. Dans le scénario de Deutsch, Wigner est obligé de conclure que son amie, son appareil de mesure et la particule sont dans une superposition conjointe, même s’il sait qu’une mesure a eu lieu.
Pour l’amie de Wigner, elle est définitivement dans, disons, l’état « Je vois A », mais pour Wigner, elle est dans une superposition de « Je vois A » et « Je vois B ». Alors qui a raison ? Ils le sont tous les deux, dit Brukner, selon le point de vue que vous adoptez. Il a montré que si la mécanique quantique est correcte, il n’y a pas de perspective privilégiée à partir de laquelle un troisième observateur peut concilier les déclarations de Wigner et de son ami. « Il n’y a aucune raison de supposer que les ‘faits’ de l’un d’entre eux sont plus fondamentaux que ceux de l’autre », dit Brukner – et nous sommes donc obligés de conclure qu ‘ »il n’y a pas de ‘faits du monde en soi' » . Au contraire, il n’y a que des faits pour chaque observateur.
Une interprétation de la mécanique quantique prend une telle conclusion dans sa foulée. Conçu dans les années 2000 par Fuchs et d’autres, le bayésianisme quantique (également connu sous le nom de QBism) est enraciné dans l’idée que la mécanique quantique ne fournit que des recommandations sur ce qu’un observateur rationnel devrait croire qu’il verra en effectuant une mesure – et que ces croyances peuvent être mis à jour au fur et à mesure que l’observateur prend en compte de nouvelles expériences. C’est là qu’intervient le « bayésianisme » : il fait référence à la théorie classique des probabilités, initiée au XVIIIe siècle, qui attribue des probabilités sur la base de ce que l’observateur sait déjà être le cas.
QBism nie catégoriquement qu’il existe une quelconque notion objective d’un état quantique. Cela ne signifie pas qu’il ne peut rien y avoir de «réel» au-delà de la croyance personnelle, seulement que la mécanique quantique ne traite pas directement de cette question.
L’existence des « faits alternatifs » de Brukner ne cause aucune douleur dans un tel tableau, parce qu’il les a supposés depuis le début. La fonction d’onde ne s’effondre pas non plus, ce qui n’est alors qu’une façon de parler de la façon dont la mesure met à jour nos connaissances. Mais peu de physiciens sont prêts à accepter des limites aussi strictes à leurs efforts pour décrire la réalité, c’est pourquoi le QBism reste un sport minoritaire.
Et maintenant ? Entrez Markus Muller, le « fou » autoproclamé et théoricien de l’Université de Vienne. Sa réponse est de prendre les choses d’un cran. « Le QBisme n’est pas assez extrême », dit-il. « Cela suppose qu’il existe un monde extérieur unique qui est en fin de compte responsable de nos expériences. Mon approche commence sans assumer un tel monde. Cela signifie imaginer qu’il n’y a pas de lois fondamentales de la nature – pas de relativité générale, pas d’équations de Maxwell ou de principe d’incertitude de Heisenberg – et se demander à quoi ressemblerait alors le monde. La réponse pourrait vous surprendre.
« C’est profondément étrange : on se retrouve avec un univers construit directement à partir de nos expériences. »
Car même si vous jetez la physique, la logique des mathématiques demeure – et c’est là que Muller commence à construire son monde hypothétique. Disons que vous avez une expérience X : vous faites une observation du monde et voyez le résultat X. Compte tenu de cela, quelles sont les chances que vous expérimentiez ensuite un autre résultat Y ? Il existe un domaine des mathématiques qui traite précisément de telles questions. C’est ce qu’on appelle la théorie algorithmique de l’information et elle montre comment faire des prédictions basées sur un raisonnement inductif avec une saveur nettement bayésienne : étant donné que X s’est produit, il existe une équation pour déterminer la probabilité que Y suive.
Muller voulait voir où ce raisonnement mène dans un monde sans rien d’autre pour le façonner. Il a représenté l’expérience de chaque individu à chaque instant comme une chaîne de bits d’information – des 1 et des 0, comme un code informatique binaire. L’histoire de chaque observateur consistait alors en une marche à travers les différentes chaînes de bits possibles, et la probabilité de passer de l’une à la suivante serait aléatoire mais conditionnelle : elle devait tenir compte de l’histoire des expériences. L’idée, explique le théoricien Giulio Chiribella de l’Université de Hong Kong, « est de penser à notre expérience comme un film composé de nombreuses images et de poser la question, compte tenu des images que j’ai vues jusqu’à présent, quelle image vais-je voir ensuite ? ”
On pourrait penser qu’une telle image pourrait difficilement être moins susceptible de donner naissance à ce que nous vivons : un univers régi par des lois et produisant des faits qui sont, pour autant que nous puissions en juger, les mêmes pour vous que pour moi. Mais lorsque Muller a utilisé les méthodes de la théorie algorithmique de l’information pour déterminer quelles séquences de chaînes de bits sont probables, il a trouvé quelque chose de remarquable.
Au fur et à mesure que ces expériences aléatoires s’accumulent, la probabilité conditionnelle de l’expérience suivante, telle que décrite par une chaîne de bits, a tendance à être plus élevée pour les séquences de bits plus simples que pour les séquences complexes. Cela donne l’impression qu’il existe un algorithme assez simple générant les chaînes de bits. Ainsi, l’observateur en déduit un « modèle » simple de la réalité, caractérisé par des lois régulières et compréhensibles qui relient en douceur une expérience à la suivante.
Cela semble profondément étrange : comment le hasard peut-il donner lieu à ce comportement apparemment lié à la loi ? C’est un peu comme la façon dont nous comprenons un gaz. Bien qu’en principe toutes les configurations possibles de ses molécules soient autorisées, la distribution de probabilité des vitesses de particules que nous voyons a une simple courbe en forme de cloche, et les particules sont distribuées dans l’espace avec une uniformité fade. De là découlent des lois simples relatives à des choses que nous pouvons facilement mesurer : la pression, la température et le volume. Ces lois ne sont pas écrites dans les particules de gaz elles-mêmes ; elles sont une propriété émergente des probabilités de différentes configurations.
« Ce qui est remarquable, c’est que la notion d’un monde extérieur objectif émerge automatiquement à long terme », dit Muller. De plus, « différents observateurs auront tendance à s’accorder sur les propriétés de ce monde extérieur ». En effet, selon la théorie algorithmique de l’information, les probabilités des chaînes de bits pour différents observateurs auront tendance à converger vers la même distribution – ils s’accorderont donc sur ce que sont les «lois du monde». « Dans l’ensemble, le ‘film’ est susceptible d’être simple et différents observateurs peuvent généralement s’entendre sur certains aspects de l’intrigue », explique Chiribella.
Les surprises ne s’arrêtent pas là. Cette réalité émergente devrait avoir exactement les qualités que nous voyons en physique quantique, où les objets peuvent montrer des propriétés ondulatoires et se comporter de manière « non locale », lorsqu’une mesure sur une particule peut sembler instantanément influencer l’état d’une autre séparée dans l’espace. .
Le résultat est qu’à partir des hypothèses les plus minimales sur les probabilités de ce que nos expériences personnelles contiendront, vous pouvez récupérer un monde comme celui que nous connaissons. « Le monde pourrait encore ressembler à la façon dont nous le vivons, même si en vérité ce serait incroyablement différent », déclare Muller.
Il n’est pas facile de voir comment les idées de Muller peuvent être testées. Mais la preuve circonstancielle qu’il pourrait être sur la bonne voie vient de la façon dont ils résolvent le problème des cerveaux de Boltzmann, une énigme presque métaphysique qui suggère que nous ne sommes pas le genre d’êtres que nous pensons être.
Pourtant, cette image de l’univers construite directement à partir des expériences des observateurs est tellement « là-bas » que les autres chercheurs savent à peine quoi en penser. C’est « un point de départ très intéressant, qui suscite de nouvelles questions », dit Chiribella. Pendant ce temps, Brukner garde l’esprit ouvert. « La compréhension conceptuelle et la formation mathématique de Markus sont solides et lui permettent de sortir de la zone de confort et de proposer de véritables changements conceptuels et des modifications de nos théories », dit-il.
Muller lui-même est profondément conscient qu’il n’a pas choisi un chemin facile, mais soutient qu’il en vaut la peine. « Ce n’est pas aussi fou qu’il n’y paraît à première vue », dit-il. « Mais ce sera un défi majeur de convaincre les gens, car la vision du monde qu’il suggère est si inhabituelle et différente de ce à quoi nous sommes habitués. »
Effondrement conscient?
L’idée que la conscience induit l’effondrement de la fonction d’onde, le processus par lequel une myriade de résultats possibles d’une mesure deviennent un seul résultat défini, n’est pas absurde en soi. Et pourtant, les physiciens l’ont longtemps considérée comme une suggestion plutôt gouailleuse, car elle semble substituer un mystère à un autre : nous ne savons pas comment décrire la conscience, alors comment pouvons-nous espérer savoir comment elle provoque l’effondrement ?
Kelvin McQueen, philosophe à l’Université Chapman en Californie, et David Chalmers à l’Université nationale australienne de Canberra ont récemment commencé à faire valoir que nous pouvons maintenant rendre les choses plus précises.
Le duo s’inspire de la théorie de l’information intégrée, qui postule que la conscience découle de l’interconnectivité dans le cerveau. Son inventeur, le neuroscientifique Giulio Tononi de l’Université du Wisconsin-Madison, a même proposé une mesure mathématique de la conscience, connue sous le nom de Phi, basée sur la façon dont les composants d’un système partagent et combinent des informations.
La théorie de l’information intégrée remet en question l’idée que la conscience est tout ou rien. Cela laisse ouverte la possibilité que des créatures non humaines, et peut-être même des systèmes plus simples (par exemple, artificiels), puissent avoir un certain niveau de conscience. L’idée n’a pas encore été testée et personne n’a été en mesure de formuler comment Phi peut être calculé pour le cerveau humain. Mais cette perspective a conduit McQueen et Chalmers à suggérer une manière audacieuse de tester si la conscience provoque effectivement l’effondrement de la fonction d’onde.
En principe, dit McQueen, vous pourriez faire une expérience quantique ordinaire avec une torsion : les particules seraient elles-mêmes imprégnées d’une sorte de capacité de calcul, tout en étant suffisamment petites pour montrer un comportement quantique observable. Si de telles particules avaient un Phi suffisamment grand, elles pourraient alors automatiquement induire un effondrement et ne pourraient pas montrer les effets quantiques, tels que les interférences ondulatoires, que les particules de même taille mais à Phi inférieur afficheraient.
McQueen ne se fait aucune illusion sur la difficulté de mettre en place une telle expérience. « Je ne suis pas attaché à l’idée », dit-il, « mais je veux la voir falsifiée ou vérifiée une fois qu’il sera clair comment construire le bon type de systèmes pour les tests. »
Cerveaux cosmiques
À la fin du XIXe siècle, le physicien autrichien Ludwig Boltzmann a décrit le monde comme un espace rempli de particules en mouvement aléatoire, adoptant toutes sortes de configurations différentes.
Les expériences ont depuis longtemps confirmé que notre réalité correspond à cette vision, mais il y a un problème. Si vous examinez les probabilités de chaque configuration, il s’avère que nous sommes beaucoup moins susceptibles d’être des êtres sensibles qui ont évolué sur une planète pendant des milliards d’années que des « cerveaux solitaires éphémères », condensés du chaos par pur hasard et flottant librement, avec souvenirs et expériences imaginaires. Comment pouvons-nous savoir que nous ne sommes pas ces « cerveaux de Boltzmann », susceptibles de se dissoudre à tout moment dans le cosmos fluctuant ?
Les physiciens et les philosophes s’en sont inquiétés pendant des décennies. Mais une nouvelle perspective radicale peut faire disparaître le problème. Si la réalité objective émerge de la manière mathématiquement prévisible dont nos expériences passées déterminent les observations futures, alors des discontinuités soudaines dans l’expérience du type que les cerveaux de Boltzmann rencontreraient seront extrêmement improbables. L’expérience doit être fluide, connectée et, à notre échelle, plutôt prévisible.
Des arguments similaires rendent peu probable que, comme le suggèrent certains chercheurs, nous ne soyons rien de plus que des « agents intelligents » dans la simulation informatique cosmique d’une super-intelligence. Cela aussi serait vulnérable aux événements brusques comme les fermetures, alors que nous avons une perception persistante de la réalité.
Source Wake Up World
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