Information, réalité fondamentale de l’Univers… ?

L’information fait partie de notre quotidien, elle en est même l’élément central. Rien n’est possible sans la récolte, le traitement et la transmission d’information, quel qu’en soit les moyens. Et pourtant aucune des grandes théories de la physique, mécanique quantique ou relativité, ne définissent la notion d’information – ni même ne proposent de manière de la mesurer. En outre l’information a une caractéristique particulière qui est la contrafactualité: un message est sans information si un message alternatif n’est pas possible. On doit toujours pouvoir poser la question « Et si… » .

L’information est habituellement considérée comme une abstraction, dont la transposition dans le monde réel reste approximative. Pourtant il existe de nombreux indices indiquant que l’information est en elle-même un quantifié physique fondamentale, obéissant à des lois précises. Au 19ème siècle Ludwig Boltzmann développait la physique statistique, qui permet par exemple d’interpréter les notions de chaleur et d’entropie comme l’ensemble des distributions possibles d’atomes composant un niveau d’énergie donné, Dans les années 1970, Jacob Bekenstein et Stephen Hawking découvraient une correspondance entre l’entropie d’un trou noir et sa surface, d’où l’idée que l’information doit correspondre à une quantité exacte.

La préservation de l’information est un postulat fondamental de la physique quantique, lié à la notion de fonction d’onde – une définition statistique de la matière réversible dans le temps – et qui impose que l’information soit toujours conservée sans quoi la réversibilité devient impossible. Et comme je le présentais dans ce récent article « De la réalité de la fonction d’onde« , il semblerait (le conditionnel reste de rigueur) que cette fonction d’onde ne soit pas une modélisation simplificatrice d’une réalité sous-jacente, mais bien la réalité elle-même – validant de ce fait la nécessaire conservation de l’information. Ce qui ne va pas sans créer d’autres problèmes, j’en ai proposé une illustration dans cet article « L’Univers et le paradoxe des trous noirs » que je vous invite à parcourir si le sujet vous intéresse!

Dans le domaine computationnel on se réfère à l’information de la même manière que les lois de la thermodynamique se réfèrent à l’énergie, sans définir le support physique sous-jacent. Mais ces lois computationnelles sont liées aux lois de la physique: elles sont par exemple différentes entre le modèle de l’ordinateur classique et l’ordinateur quantique. Et donc, si les lois computationnelles sont des lois physiques, il doit en être de même pour les lois de l’information. Mais qu’elles peuvent être ces lois? Comment rendre physique ce qui n’est a priori qu’une abstraction?

Pour les physiciens David Deutch et Chiara Marletto, on y arrive en démontrant que toutes les lois de la physique peuvent s’exprimer sous la forme de catégorisation de tâches – de transformations physiques – selon qu’elles sont possible ou non, et pourquoi. Autrement dit, tout phénomène physique repose sur des lois qui ne sont, fondamentalement, « que » des listes de conditions, aussi appelé « constructeur ». Un phénomène est possible dès lors qu’il existe un « constructeur », quelque chose qui peut causer le phénomène et en garder la mémoire pour une exécution ultérieure. C’est ce que l’on nomme la théorie Constructeur ou Constructor Theory.

Dans cette théorie, les déclarations contrafactuelles sont les éléments fondamentaux du réel et leurs usages, tel la copie, sont exprimés sous forme de tâches. Donc dans ce modèle les propriétés associées à l’information apparaissent sous la forme de lois physiques. Et les constructeurs sont des éléments du réel, comme le dit par exemple cet article de InternetActu « Vers une physique de l’information« : « Un constructeur est un dispositif capable, si on lui donne un input A, de produire un résultat B, et surtout, une fois cette transformation effectuée, de recommencer la même tâche. Une machine à vapeur est un tel constructeur, mais on en trouve aussi dans la nature, comme les ribosomes au cœur de la cellule, ou plus généralement, les catalyseurs dans le domaine de la chimie. Il existe plusieurs sortes de constructeurs. Certains sont capables de changer la nature de leur travail en fonction d’instructions fournies par l’extérieur : ce sont des constructeurs programmables. C’est le cas par exemple des ribosomes. D’autres constructeurs ont la capacité de copier les caractéristiques du système d’entrée : ce sont des médias d’information.« .

Une implication fondamentale de cette vision du monde est que la notion de connaissance peut s’exprimer de manière objective, en tant qu’information à même d’agir sous la forme d’un constructeur. Comme, par exemple, un système d’automate contrôlant une usine. Il est, dans la vision traditionnelle de la chose, impossible de décrire dans ce cas la notion de connaissance: on ne peut décrire que ce qui se passe et ce qui ne se passe pas dans l’usine. Du point de vue de la théorie du constructeur, il faut raisonner en termes de ce qui est possible. Et pour toute tâche possible, l’explication de pourquoi elle est possible est une description de comment la connaissance pourrait être créée et appliquée à la création d’un constructeur pour cette tâche.

boi_cover_largeAu-delà de la prise de tête qu’implique le déchiffrement d’une telle théorie, son aspect le plus fondamental d’un point de vue philosophique est le déplacement de « l’être conscient » depuis la périphérie de la physique, où il n’est qu’un observateur de ce qui se passe avec ou sans lui, au centre de la réalité: la détermination de ce qui est possible passe par la connaissance et donc une forme d’intelligence. Et selon David Deutsch lui-même, dans son ouvrage « The beginning of Infinity »:

L’histoire de la manière dont se produit une transformation est celle de la connaissance qui pourrait être générée et appliquée pour la provoquer. Une partie de cette histoire, dans la plupart des cas, est celle de la façon dont les gens (les êtres intelligents) créent cette connaissance et de la raison pour laquelle ils choisissent d’appliquer celle-ci d’une certaine manière, tout en rejetant ou modifiant d’autres approches (donc la connaissance morale est déterminante). Par conséquent, du point de vue de la théorie du constructeur, la physique devient presque entièrement la théorie des effets que la connaissance (…) peut exercer sur le monde physique, via les gens. »

Cette position très anthropocentrique invite d’autres questions, que j’essaierai de présenter dans un prochain billet: la capacité de connaissance est-elle nécessairement une propriété émergente de la conscience? Et concernant la conscience elle-même, est-elle une propriété émergente de la complexité, ou une caractéristique intrinsèque à toutes choses de l’Univers? A un extrême, les constructeurs seraient définis par des « êtres » complexes, conscients et intelligents et donc il faudrait se poser la question de l’origine du premier constructeur ayant permis l’avènement de ces « êtres ». A l’autre extrême, les constructeurs pourraient survenir n’importe où et n’importe quand dans le champ universel de la conscience, et du point de vue de la Nature les termes « conscience » et « information » seraient peut être de parfaits synonymes.

 

Sources:

http://www.newscientist.com/article/mg22229700.200-reconstructing-physics-the-universe-is-information.html?full=true#.VOW5G_mG-iA

http://www.internetactu.net/2014/06/13/vers-une-physique-de-linformation/

http://monindependancefinanciere.com/lenciclopedie/seccion-l/la-theorie-de-constructeur.php

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