Le physicien et cosmologiste Paul Davies, auteur de The Demon in the Machine, soutient que le mystère le plus profond de l’origine de la vie réside dans la manière dont la chimie a pu écrire son propre code. Davies retrace cette question depuis Aristote et le « cristal apériodique » de Schrödinger jusqu’au démon de Maxwell, aux vers plats à deux têtes de Michael Levin et à la possibilité qu’une biosphère fantôme se dissimule sur Terre.
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Je m’appelle Paul Davies. Je suis physicien théoricien et cosmologiste de profession. Je suis professeur Regents à l’Université d’État de l’Arizona, où je dirige également le Beyond Center for Fundamental Concepts in Science. J’ai écrit plus de 30 livres. Le plus récent s’intitule What’s Eating the Universe and Other Cosmic Questions, et le précédent, The Demon in the Machine, porte entièrement sur la nature de la vie.
Chapitre 1. Qu’est-ce que la vie ? Définition et information.
J’aime dire qu’il existe véritablement trois mystères des origines : l’origine de l’univers, l’origine de la vie et l’origine de la conscience. J’ai consacré la majeure partie de ma carrière à la cosmologie, et je dirais que nous comprenons en réalité assez bien l’origine de l’univers.
L’origine de la conscience est une question extrêmement difficile, parce que nous ne savons même pas comment formuler les questions. Nous ne connaissons pas les bons concepts. L’origine de la vie est une question difficile, mais nous sommes en train de nous y attaquer, et je peux imaginer que, d’ici quelques décennies, nous en aurons une assez bonne compréhension.
Il y a toujours un risque de s’enliser dans les mots et les définitions. Il existe une définition très célèbre de la vie, fondée sur celle de la pornographie : « Je la reconnais quand je la vois ». Mais si vous souhaitez une définition concise, l’une de celles qui sont assez populaires actuellement est que la vie, c’est la chimie plus l’information. Vous savez, ce n’est pas comme si la vie était une matière magique ou qu’elle contenait des ingrédients extrêmement rares. Si vous prenez un être humain et le décomposez. Ce n’est donc pas ce dont nous sommes faits ni le matériel. C’est véritablement ce que nous faisons, notre comportement. Et c’est là que se situe ce que nous pourrions appeler le logiciel.
Je l’exprimerais donc ainsi : je dirais qu’il s’agit du matériel et du logiciel. Ce sont deux récits parallèles. Ils ne sont pas en conflit. Mais je dirais que l’aspect logiciel a été assez négligé jusqu’à récemment dans les tentatives de comprendre l’origine de la vie.
Mais il est clair que, pour parvenir à une compréhension complète de la vie, nous devions intégrer ces deux aspects. Je pense que nous sommes encore très loin d’y être parvenus. Et la question de savoir ce qu’est la vie n’est évidemment pas nouvelle. Elle ne relève pas uniquement de l’ère scientifique. Elle remonte à des milliers d’années dans l’histoire de la philosophie, car les êtres vivants se distinguent nettement et ont frappé les premiers philosophes grecs comme quelque chose de vraiment particulier. Aristote, par exemple, avait réfléchi à la manière de relier les organismes vivants à l’ensemble plus vaste des choses. Sa conception de la causalité était telle qu’on pouvait véritablement attribuer des propriétés semblables à celles du vivant non seulement aux organismes vivants eux-mêmes, mais aussi à l’univers dans son ensemble. Ainsi, lorsqu’on laisse tomber une pierre, elle tombe au sol. Pourquoi ? Non pas, comme nous le penserions aujourd’hui, à cause de la force de gravité, mais parce qu’elle avait là son lieu naturel. Elle cherchait à rejoindre son lieu naturel.
En ce sens, elle était donc orientée vers un but. Et si nous revenons cent ou cent cinquante ans en arrière, il existait cette idée selon laquelle la vie nécessitait peut-être une force supplémentaire, ou ce que l’on appelait en français l’élan vital, quelque chose qui anime la matière. On pouvait avoir une matière complexe, mais il fallait en quelque sorte une autre essence qui l’imprègne et la fasse prendre vie, lui permettant d’accomplir ses extraordinaires manifestations. C’est ce qu’on appelait le vitalisme. Au fil des années, cette idée en est venue à être associée à toute une série d’autres phénomènes physiques, comme l’électricité, peut-être, ou la radioactivité, ou encore une force mystérieuse que nous ne comprenions pas encore pleinement. Je pense que ces idées ont été assez profondément discréditées. Darwin, lui, a proposé une théorie brillante expliquant comment la vie évolue une fois qu’elle a commencé sur la planète Terre, comment elle a évolué pendant des milliards d’années pour donner naissance à la complexité de la biosphère que nous observons aujourd’hui.
Mais il ne s’est pas prononcé sur la manière dont la vie avait commencé. Ainsi, lorsqu’on aborde la question de savoir ce qu’est la vie, on se retrouve inévitablement confronté à une autre question : comment le non-vivant devient-il vivant ? Quelle est cette chose supplémentaire et particulière qu’il acquiert au cours de ce processus ? Darwin a écrit cette merveilleuse phrase : « C’est pure absurdité, à l’heure actuelle, de parler de l’origine de la vie. On pourrait tout aussi bien parler de l’origine de la matière ». Mais vers les années 1920, l’intérêt pour ce que nous pourrions appeler la voie chimique s’est accru. Il me semble assez évident que la vie repose sur la chimie.
Alors, quelle sorte de magie chimique s’est produite pour faire surgir la vie aux premiers stades ? Des tentatives ont été faites pour fabriquer la vie en laboratoire. Au début des années 1950, le chimiste Harold Urey réussit à convaincre un jeune étudiant, Stanley Miller, d’essayer de recréer les conditions qui régnaient sur la Terre primitive.
Ils ne savaient pas vraiment quelles étaient ces conditions, mais ils supposaient qu’il devait y avoir certains gaz dans l’atmosphère, de l’eau, des éclairs, et ainsi de suite. Miller réalisa alors cette expérience précoce dans laquelle il plaça plusieurs gaz dans une fiole et y fit passer des décharges électriques pendant une semaine. Il eut la satisfaction de constater que les éléments constitutifs des protéines, appelés acides aminés, de simples molécules, se formaient au cours de ce processus, et qu’une sorte de boue brunâtre s’accumulait au fond de la fiole. Cela semblait donc vraiment indiquer que l’on se trouvait sur la voie menant à la vie.
Mais, là encore, vous voyez, cela ne reposait pas sur une définition de la vie. C’était une tentative de définir la vie à partir de ses composants chimiques, et non de ce qu’elle fait. Je dirais donc que cette démarche abordait le problème du matériel de la vie, mais pas celui du logiciel.
Et si nous faisons un bond jusqu’à aujourd’hui, je pense que cela demeure un problème très profond. Si vous voulez définir la vie uniquement à partir de son matériel, uniquement à partir de ses composants chimiques, eh bien, nous avons fait quelques progrès. Pas beaucoup, je dirais, depuis cette première expérience de Miller et Urey.
Les chercheurs ont poursuivi ces expériences prébiotiques, mais ils n’ont pas beaucoup avancé sur cette voie menant à la vie. Or, la mécanique quantique, dont les débuts brillants remontent à 1925, a permis, en quelques années à peine, d’expliquer la nature de la matière, des particules subatomiques jusqu’aux étoiles. Erwin Schrödinger, l’un des fondateurs de la mécanique quantique, a écrit un livre intitulé Qu’est-ce que la vie ? Dans cet ouvrage, Schrödinger attirait l’attention sur le fait que la vie est, comme je l’ai indiqué précédemment, la chimie plus l’information. Le contenu informationnel de la vie était essentiel à son fonctionnement.
Il était également très clair pour lui que la mécanique quantique devait intervenir pour assurer la stabilité de cette information. Il proposa une métaphore assez remarquable. Il disait que cette information biologique devait être stockée dans quelque chose ressemblant à un cristal apériodique. Qu’est-ce que cela signifie ? Eh bien, un cristal est évidemment quelque chose que tout le monde connaît.
C’est une chose très simple. C’est une structure très stable. Pensez à un cristal de sel. C’est simplement un motif géométrique d’atomes qui se répète. Rien de problématique à cela, sauf que cette structure ne peut pas stocker beaucoup d’informations, parce qu’elle est tout simplement trop simple. Schrödinger voulait donc quelque chose qui possède la stabilité d’un cristal, mais qui ne présente pas cette simple périodicité, et qui puisse comporter un immense nombre d’agencements et de permutations possibles de ses composants. D’où cette idée d’un cristal apériodique. À l’époque, on ne savait pas quelle molécule pouvait correspondre à cette description. Mais les célèbres travaux d’analyse de l’ADN de Crick et Watson permirent d’affirmer que cette molécule était celle de la vie.
Aujourd’hui, nous dirions qu’elle contient le livre de la vie. Elle encode l’information nécessaire à la construction de l’organisme dans ce cristal apériodique appelé ADN. Je pense que le concept d’information est absolument essentiel pour comprendre la distinction entre le vivant et le non-vivant. Dans la vie quotidienne, les gens utilisent ce terme d’information de manière très informelle.
Après tout, nous parlons de technologies de l’information. Mais qu’est-ce que l’information, et pourquoi cette chose appelée information est-elle essentielle à la vie ? Une définition générale assez satisfaisante de l’information est la réduction de l’incertitude. Prenons un exemple simple. Vous pouvez lancer une pièce de monnaie, qui peut tomber sur pile ou sur face.
Vous ne savez pas laquelle. Mais si vous regardez et découvrez le résultat, cette incertitude, qui était de 50-50, se réduit à la certitude que la pièce est tombée sur pile. Cela signifie que vous avez acquis un peu d’information. Et j’emploie cette expression à dessein, car la définition technique correspond effectivement à un bit. C’est l’abréviation de binary digit (chiffre binaire).
Ainsi, l’information obtenue en observant le résultat d’un lancer de pièce correspond à une réduction d’un bit de votre incertitude. Et l’on peut construire à partir de là. C’est une manière de quantifier l’information. Il existe toute une branche des sciences et de l’ingénierie, la théorie de l’information, qui repose entièrement sur cette définition plutôt austère.
Mais lorsqu’il s’agit de la vie, il est évident qu’autre chose entre en jeu. Car si nous prenons, par exemple, une bactérie, nous pouvons en retirer l’ADN. Cela se fait couramment. Nous pouvons modifier cet ADN, le remettre en place et amener la bactérie à faire quelque chose d’un peu différent.
Mais si vous retirez son ADN et que vous le brouillez complètement, en mélangeant simplement les paires de bases de cet ADN avant de le remettre en place, de sorte qu’il ne soit plus qu’un charabia, alors la bactérie est, en pratique, morte. J’ai la même quantité d’information dans l’ADN, mais elle ne fera plus rien et finira simplement par se décomposer.
Autrement dit, c’est comme un livre. Si vous prenez les mots de ce livre et les mélangez au hasard, vous obtenez un livre qui contient la même quantité d’information, mais qui ne signifie plus rien. Et c’est là tout le problème de la vie. L’information contenue dans l’ADN — et je pourrais ajouter qu’elle ne représente qu’une petite partie du contenu informationnel total des organismes vivants, car il existe également une grande quantité d’informations que nous appelons épigénétiques, en dehors de l’ADN. Mais si l’on prend l’ensemble, il est si efficace parce qu’il signifie quelque chose. C’est la composante logicielle. Elle a été affinée au cours de milliards d’années.
C’est donc un système d’exploitation. Lorsqu’une bactérie se divise et produit un nouvel organisme, elle doit, au moment de sa réplication, transférer cette information, ce programme, à sa descendance pour que l’ensemble puisse fonctionner. Voilà donc comment fonctionne la vie, et sans ces instructions, ce n’est pas la vie. Ce n’est que de la chimie complexe.
Alors, comment cela a-t-il pu exister au départ ? Comment ce code génétique est-il apparu ? C’est quelque chose d’assez ingénieux et sophistiqué. Existait-il un code précurseur plus simple ? Si nous remontons à quatre milliards d’années, y avait-il des organismes utilisant un code à deux bases plutôt qu’un code à trois bases ? Y avait-il moins d’acides aminés ?
Mais comment cette notion d’information codée est-elle apparue au départ ? Pour moi, c’est là que réside la question essentielle de l’origine de la vie : comment les molécules, ces molécules complexes qui constituent la vie, ont-elles écrit leur propre code, leur propre code informatique, puisque c’est bien de cela qu’il s’agit ? Comment cela s’est-il produit ?
Je pense que c’est un profond mystère. Je ne crois pas que nous soyons même proches de comprendre cette étape particulière. Mais lorsque je réfléchis à ce qu’était le point critique de ce processus, à partir de la chimie complexe jusqu’à un véritable être vivant, au moment où l’on peut dire que quelque chose est vivant, je situe ce moment à l’apparition de ce code mathématique abstrait.
Nous ne savons pas comment cela s’est produit, mais c’est à ce moment-là, pour moi, que l’on pourrait parler de l’origine de la vie. Si je prends du recul et contemple la magie de la vie, la manière dont elle accomplit ses extraordinaires prouesses, les mots qui me viennent spontanément à l’esprit sont la gestion de l’information. Il ne s’agit pas simplement de compter les bits, ni seulement du contenu de l’information, mais de la manière dont celle-ci gère, organise ou supervise ce que fait la vie. Cette information doit donc s’inscrire dans un contexte. Elle doit être intégrée à un système plus vaste.
Elle doit posséder cette fonctionnalité biologique à une échelle plus globale. C’est quelque chose de très difficile à concevoir pour nous, physiciens, car nous avons l’habitude de comprendre ce qui se passe dans le monde en termes de forces, d’interactions, etc., en raisonnant localement, c’est-à-dire en examinant ce qui se produit en un point particulier.
Prenons un exemple. Vous pourriez projeter un proton sur un noyau et provoquer la fragmentation de celui-ci. Comment décririons-nous alors ce qui se passe au cours de cette interaction ? Eh bien, en termes de forces. Nous ne ferions pas appel à l’ensemble du laboratoire pour essayer de comprendre ce qui se passe.
Mais lorsqu’il s’agit de biologie, il faut considérer l’organisme dans son ensemble. C’est l’organisation collective de l’ensemble qui compte. Et c’est là que réside la difficulté : essayer de comprendre comment l’information intégrée dans l’organisme, stockée dans l’ADN et dans d’autres éléments de l’organisme également, peut être mobilisée de manière à superviser cette organisation globale. Je pourrais citer de très nombreux exemples, mais voilà l’essentiel. Il s’agit de cette information sémantique, signifiante ou contextuelle, de cette information augmentée. Ce n’est pas simplement une question de bits.
J’ai donc dit à plusieurs reprises que le contenu informationnel de la vie — le livre des instructions, si vous préférez, et la gestion de l’information — est beaucoup plus vaste. Nous avons ainsi ce terme de génétique : un gène est une séquence particulière de lettres dans l’ADN, que nous pouvons considérer comme de l’information génétique. Mais il est très clair qu’il existe beaucoup d’autres informations, que l’on appelle épigénétiques.
Cela signifie simplement qu’elles se trouvent en dehors du génome. La question est de savoir où cette information est stockée. Il existe des réseaux de gènes qui activent ou désactivent mutuellement leur expression, et ces réseaux constituent donc un lieu où l’information peut être stockée. Il existe une autre possibilité : l’ADN ne reste pas simplement là, tel qu’on le voit dans les manuels. Il est replié selon des configurations complexes, et ces configurations elles-mêmes peuvent stocker de l’information.
Mais la véritable question est de savoir si l’information située en dehors du génome peut survivre d’une génération à l’autre. Peut-elle être transmise par héritage ? Au XIXe siècle, lorsqu’il est devenu évident que la vie avait évolué au cours de milliards d’années, plusieurs théories concurrentes tentaient d’expliquer comment cela pouvait se produire. L’une d’elles est évidemment bien connue : la théorie de Darwin, fondée sur la variation aléatoire et la sélection naturelle. Mais l’autre était celle du biologiste français Lamarck. Lamarck avait avancé l’idée que les caractéristiques acquises par les organismes au cours de leur vie pourraient, d’une manière ou d’une autre, être transmises à leur descendance.
Prenons un exemple assez banal. Les girafes ont un long cou ; elles s’étirent pour atteindre des aliments de plus en plus élevés. Peut-être qu’une girafe qui aurait dû étirer son cou encore davantage au cours de sa vie et qui aurait ainsi acquis un cou plus long le transmettrait ensuite à sa descendance. Ses petits auraient donc un cou plus long que la moyenne. Autrement dit, les caractéristiques acquises au cours d’une vie seraient transmises.
Cette théorie est tombée en disgrâce. Il semble très facile de trouver des contre-exemples. Pensez, par exemple, à un forgeron qui développe des muscles énormes en martelant chaque jour. Ses enfants naissent-ils avec de gros muscles ? Eh bien, non. Il semble que les gènes du forgeron, si l’on peut dire, soient fixés assez tôt et transmis à sa descendance, sans avoir aucun rapport avec l’activité qu’il exerce au cours de sa vie. Il s’agit là d’un sujet assez controversé, appelé héritage épigénétique.
Il est désormais très clair que cela peut fonctionner au niveau cellulaire. Une cellule de peau peut produire une cellule de peau, une cellule du foie peut produire une cellule du foie, et ainsi de suite. Il s’agit donc d’une identité. Ces cellules possèdent un ADN identique, mais leur identité, leur expression génétique, diffère d’une cellule à l’autre, et pourtant cette différence peut être transmise.
Mais peut-il exister un héritage épigénétique intergénérationnel ? Ce que je veux dire, c’est : un organisme peut-il transmettre à sa descendance une partie de l’information qui ne se trouve pas dans ses gènes, mais dans son corps dans son ensemble ? La transmettre à ses descendants ? C’est très controversé. Cela se produit clairement chez les plantes. Mais qu’en est-il des humains ?
Est-il possible que ce que vous faites au cours de votre vie puisse avoir une influence sur vos enfants, qu’ils soient plus grands ou plus petits, plus minces ou plus corpulents, voire sur leur comportement ? Est-ce possible ? Il existe quelques éléments de preuve, mais le sujet est controversé. Comme vous pouvez l’imaginer, tout ce qui concerne les êtres humains devient particulièrement polémique.
Et puis, il y a le problème du mécanisme. Comment cette information serait-elle transmise par les ovules et les spermatozoïdes ? Est-il possible qu’ils transportent autre chose que de l’ADN, une information chimique ou structurelle qui influencerait la manière dont les enfants se développent ? Cela semble être une question encore ouverte. Je peux me laisser convaincre.
Je connais certaines expériences menées sur des souris qui montrent qu’il est possible, même par la lignée mâle, par les spermatozoïdes, que la descendance soit influencée d’une manière ou d’une autre par les expériences vécues par les pères, dans ce cas précis. Il est donc facile d’imaginer différentes façons dont cela pourrait se produire. Michael Levin et ses collègues de l’Université Tufts ont réalisé des expériences étonnantes sur des planaires. Ces organismes sont très populaires parce qu’ils possèdent une tête et une queue. Si vous coupez un ver en deux, la tête fait pousser une queue et la queue fait pousser une tête. Vous obtenez alors deux vers pour le prix d’un. Et vous pouvez continuer ainsi, en les découpant encore et encore.
En fait, vous pouvez découper un ver de cette manière en une centaine de segments différents. Et, d’une façon ou d’une autre, ces segments se souviennent de ce qui était l’avant et de ce qui était l’arrière. Ils se développent alors pour former une centaine de vers différents. Tout cela est absolument étonnant. On peut aussi les manipuler chimiquement de façon à obtenir des vers à deux têtes ou à deux queues.
Mais alors, on peut se demander ce qui se passe si l’on coupe en deux un ver à deux têtes. Est-ce qu’on retrouve le ver d’origine ? Deux vers ayant chacun une tête et une queue ? Non. Il s’avère que le ver à deux têtes donne naissance à deux autres vers à deux têtes. Autrement dit, c’est comme s’il s’agissait d’une nouvelle lignée.
Ainsi, dans un laboratoire situé de l’autre côté de la ville, on peut avoir toute une population de vers à deux queues, tandis que, dans votre laboratoire, vous avez toute une population de vers à deux têtes. On pourrait penser qu’il s’agit d’espèces différentes, mais leur ADN est identique. Cela montre donc que la morphologie — le terme technique employé par les biologistes est le phénotype — de ces vers dépend de bien davantage que de leur contenu en ADN. Il existe une information qui est stockée d’une manière ou d’une autre, peut-être sous forme électrique, peut-être sous forme chimique. On ne comprend pas vraiment comment. Elle est stockée d’une façon ou d’une autre et permet ensuite de reconstituer les vers selon cette forme particulière. Cela nous indique que, si nous nous concentrons uniquement sur les gènes, nous passons à côté d’une grande partie du tableau.
Chapitre 2. La vie, l’entropie et les lois qui nous échappent
Il y avait un célèbre scientifique du nom de Rolf Landauer qui a prononcé cette phrase : « L’information est physique ». Cette formule m’est restée en mémoire, comme à beaucoup d’autres, dans la mesure où nous pouvons parler de l’information de manière abstraite. Il suffit de se rendre dans un département d’informatique et de discuter avec un ingénieur logiciel : celui-ci écrit toutes sortes de codes informatiques et en parle comme s’il s’agissait d’une chose distincte. Mais, bien sûr, ce code doit toujours être matérialisé, prendre corps dans un certain substrat matériel. L’information n’est donc pas quelque chose qui pourrait simplement flotter dans l’éther, exister de manière autonome et agir à sa guise.
Elle doit nécessairement être matérialisée dans la matière. Nous nous heurtons alors à un phénomène très intéressant : la matière fait ce que la matière doit faire. Elle obéit à des lois physiques qui décrivent son comportement. Nous ne pouvons pas dire : « Oh, simplement parce qu’elle encode de l’information… vous savez, elle va se comporter différemment ».
Ces lois sont des relations mathématiques, et c’est un point vraiment important à faire comprendre. Lorsque les physiciens parlent de lois, ils ne désignent pas simplement des façons de penser le monde. Ils parlent de principes organisateurs qui sont des relations mathématiques. Prenons un exemple simple : vous pourriez vouloir jouer aux échecs sur votre ordinateur.
Les formes à l’écran se déplacent selon les règles des échecs. Cela signifie-t-il que, dans les circuits électroniques, les lois de la physique se disputent avec les règles des échecs ? Vous savez, eh bien, qui va gagner ici ? Bien sûr, c’est parfaitement cohérent.
C’est simplement que les lois de la physique — nous y revenons — opèrent localement. Les lois physiques habituelles que nous comprenons décrivent des effets locaux. Les règles des échecs, elles, concernent l’organisation globale des formes à l’écran, les règles du jeu, et ainsi de suite.
Nous essayons donc ici de comprendre comment concilier, lorsqu’il est question de la vie ou de la conscience, les lois qui décrivent l’organisation globale, le contexte ou la disposition d’ensemble des choses, avec les lois locales qui régissent les éléments fondamentaux.
Certains pensent que le mystère de la vie tient entièrement à la deuxième loi de la thermodynamique et au fait qu’elle semble aller à l’encontre de la tendance qui mène de l’ordre au chaos. Or, les organismes vivants font le chemin inverse. Ils créent de l’ordre à partir de l’ordre. Cela a amené certains non-scientifiques à supposer qu’il existe une sorte d’ingrédient supplémentaire mystique et mystérieux, une force vitale ou quelque chose de spirituel, voire la main directrice d’une divinité, qui serait à l’origine de ces phénomènes.
C’est une mécompréhension totale des lois de la thermodynamique. Je tiens à souligner que les organismes vivants sont des systèmes ouverts. L’entropie ne peut jamais diminuer, mais les organismes vivants ne sont pas des systèmes fermés. Il y a un flux d’énergie et de matière entre eux et leur environnement. Et, si l’on veut, on pourrait dire qu’ils exportent leur entropie, ou leur désordre, vers l’environnement au sens large.
Lorsque nous mangeons, par exemple, cela nous aide à maintenir notre propre ordre interne. Mais nous décomposons les aliments et, pour les obtenir au départ, nous créons une grande quantité de chaos et de désordre dans l’environnement qui nous entoure. Je dois préciser que ce phénomène n’a rien de profondément mystérieux. Mon réfrigérateur est capable d’accomplir quelque chose de semblable, car l’une des meilleures façons d’illustrer la deuxième loi de la thermodynamique est de dire que la chaleur se déplace spontanément du chaud vers le froid. Or, mon réfrigérateur, bien sûr, fait précisément ce que j’ai dit être contraire à la deuxième loi de la thermodynamique. Il extrait la chaleur de l’intérieur du réfrigérateur et la rejette dans la cuisine. Il prélève donc de la chaleur dans une région froide pour la transférer vers une région chaude, à l’encontre de la tendance décrite par la deuxième loi de la thermodynamique.
Mais il peut le faire parce que je paie la facture d’électricité nécessaire à son fonctionnement. Vous voyez, cela ne se produit pas spontanément. Si l’on considère le système dans son ensemble, qui comprend l’alimentation électrique et la centrale de production située à l’autre bout de la ville, l’entropie augmente. Mais, localement, elle peut diminuer.
Nous pouvons considérer les organismes vivants comme de petits puits d’entropie, si l’on veut, capables d’accomplir ce qui semble aller à l’encontre de la deuxième loi, mais au prix d’une augmentation du désordre dans l’environnement au sens large.
Une façon de concevoir le rapport entre la vie et la deuxième loi de la thermodynamique consiste à considérer l’information comme une entropie négative : lorsque nous acquérons des informations sur quelque chose, nous réduisons la quantité de chaos ou de désordre. James Maxwell, l’un des fondateurs de la thermodynamique, a proposé une idée curieuse dans une lettre à un ami. Il imaginait une boîte remplie de gaz, avec une membrane au milieu et un petit orifice dans cette membrane.
Une molécule pouvait alors passer par cet orifice pour se rendre de l’autre côté de la boîte, et inversement. À l’équilibre, les molécules circuleraient dans les deux directions en proportions égales, de sorte que les flux s’équilibreraient. Mais imaginons, disait-il, qu’il y ait une petite créature, que l’on appellera plus tard un démon, capable d’actionner un mécanisme d’ouverture et de fermeture et de voir les molécules qui s’approchent. Supposons que ce démon aperçoive une molécule se déplaçant rapidement depuis un côté de la boîte. Il se dirait alors : « Oui, je vais ouvrir le volet et la laisser passer ». En revanche, les molécules se déplaçant lentement seraient repoussées. Ainsi, au fil du temps, il y aurait une accumulation de molécules se déplaçant rapidement de l’autre côté de la membrane, ce qui, en termes de température, se traduirait par une température plus élevée. Le fait que les molécules s’agitent plus rapidement signifie qu’il fait plus chaud de ce côté. Le démon serait donc capable de créer une différence de température entre les deux côtés, en violation complète de la deuxième loi de la thermodynamique.
Celle-ci stipule que la chaleur se déplace du chaud vers le froid. Nous avons ici un exemple où elle est poussée dans le sens inverse, non pas en payant la facture d’électricité d’un réfrigérateur, qui accomplit la même chose, mais en utilisant l’information. Ce que cela suggère, c’est que l’information constitue une forme de combustible.
C’est quelque chose qui pourrait, en principe, servir à créer un petit moteur. On crée une différence de température, puis on pourrait faire fonctionner un moteur grâce à cette différence, en utilisant uniquement la puissance de l’information. L’information est donc un combustible. Or, ce qui est intéressant, c’est que la nature a découvert les démons de Maxwell il y a des milliards d’années, car notre corps en est rempli. Ils s’activent sans cesse à l’intérieur de nous. Il y a des pompes, des leviers et toutes sortes de petits mécanismes, de petits moteurs, etc., qui accomplissent ces opérations en exploitant les marges de la deuxième loi de la thermodynamique.
Je tiens à souligner qu’ils ne violent pas cette loi, mais qu’ils s’en approchent beaucoup, jusqu’à atteindre ce que nous pourrions considérer comme la perfection, c’est-à-dire une proximité extrême avec la limite théorique autorisée par la deuxième loi de la thermodynamique. La vie a donc perfectionné ce traitement de l’information, ou l’utilisation de l’information comme carburant, au point de disposer de véritables légions de ces petites machines moléculaires, qui sont, en fait, des démons de Maxwell accomplissant les tâches nécessaires à la vie. Quant à l’univers dans son ensemble, il suit indubitablement une trajectoire à sens unique vers un état d’entropie toujours plus élevé, où les sources d’énergie utilisables se raréfient de plus en plus. C’est là une histoire cosmologique. La vie ne va donc pas à l’encontre de la tendance décrite par la deuxième loi de la thermodynamique.
Elle en exploite simplement les marges de celle-ci. Et si je peux revenir un instant sur ce que nous avons dit précédemment à propos de Schrödinger : celui-ci a écrit un livre remarquable intitulé Qu’est-ce que la vie ? Dans cet ouvrage, il affirme que nous devons nous préparer à découvrir qu’un nouveau type de loi physique est à l’œuvre dans la vie.
Le mot important ici est « type », et non simplement « nouvelle loi physique ». Autrement dit, il ne disait pas qu’il existe toutes les lois de la physique que nous connaissons, auxquelles viendrait simplement s’ajouter une loi que nous n’avons pas encore découverte et qui expliquerait la vie. Il s’agirait d’un nouveau type de loi. J’ai pris cette idée très au sérieux tout au long de ma carrière.
Et je pense effectivement qu’il faut un nouveau type de loi. Il ne s’agit pas simplement d’ajouter une autre force ou quelque chose de ce genre. Ce dont nous avons besoin, c’est d’une nouvelle manière de concevoir les lois, d’un nouveau concept de loi. J’ai déjà évoqué cette idée : nous ne disposons d’aucun cadre général de lois permettant de décrire la manière dont l’information et la matière, le matériel et le logiciel, interagissent dans les organismes vivants. Nous avons besoin de quelque chose qui permette de replacer cette information biologique dans son contexte. J’ai expliqué qu’un gène constitue un ensemble d’instructions destinées à un système moléculaire particulier, afin qu’il accomplisse une tâche, comme fabriquer une protéine.
Il possède une fonctionnalité biologique. Nous devons établir un lien entre le contexte global de l’organisme et l’ensemble local d’instructions. Prenons la loi de la gravitation, par exemple : pourquoi un objet tombe-t-il ? Parce que le champ gravitationnel présent à cet endroit agit sur lui. C’est un phénomène local. Lorsqu’il est question d’organismes vivants, nous devons, d’une manière ou d’une autre, tenir compte de l’organisation du système dans son ensemble, du contexte de l’assemblage. Et nous devons intégrer cela dans un nouveau type de loi physique. Je ne pense pas que nous y parviendrons simplement en inventant de nouvelles lois locales. Il nous faut une nouvelle façon de concevoir les lois : des lois de la physique au niveau fondamental, auxquelles viendraient s’ajouter, à un niveau supérieur, des lois d’organisation. Nous devons parvenir à articuler ces deux niveaux d’une manière ou d’une autre. Certains chercheurs ont tenté de le faire. Je ne dis pas que c’est une cause perdue : de nombreuses tentatives ont été faites pour décrire ce que l’on appelle souvent la causalité descendante.
Ce qui se produit au niveau global influe sur ce qui se produit au niveau local. On peut écrire des équations et élaborer des modèles, et certaines de ces tentatives donnent des résultats assez satisfaisants. Mais je ne pense pas que nous ayons véritablement compris, à un niveau fondamental, comment les niveaux supérieurs d’organisation et les niveaux inférieurs des lois de la physique s’articulent réellement, de manière fondamentale et générale. Quelques idées circulent, mais je n’entrerai pas dans les détails, car elles sont assez techniques. Tout cela reste très hypothétique, mais je pense que nous ne parviendrons jamais à expliquer pleinement la vie sans disposer de ce nouveau type de loi physique que Schrödinger appelait de ses vœux.
Chapitre 3. Sommes-nous seuls ? À la recherche d’une seconde genèse
Une partie du problème que pose la définition de la vie et de son origine tient au fait que nous nous appuyons presque entièrement sur la vie telle qu’elle existe sur Terre. Nous pouvons donc examiner quelles étaient les conditions sur la Terre primitive et quelles sont celles qui sont nécessaires pour maintenir la vie sur Terre aujourd’hui.
Or, nous ne savons pas si ces conditions étaient les mêmes. Il se peut que l’apparition de la vie exige un certain ensemble de conditions, tandis que son épanouissement en nécessite un autre. Nous savons que la vie peut se déplacer. Peut-être que Mars, à ses débuts, était un endroit plus propice à l’apparition de la vie, mais que la Terre primitive offrait de meilleures conditions pour son épanouissement. Comme la vie microbienne primitive peut passer de Mars à la Terre à bord de débris éjectés lors d’un impact, cela ne pose aucun problème. Elle apparaît sur Mars, puis s’épanouit sur Terre. Nous n’en savons rien, en réalité.
Ainsi, lorsque nous cherchons de la vie au-delà de la Terre, nous avons tendance à penser que nous devrions rechercher des planètes semblables à la Terre. Lorsque j’étais étudiant, l’idée d’une vie extraterrestre m’intéressait beaucoup. Mais, à cette époque, on aurait aussi bien pu avouer s’intéresser à la recherche des fées. Il allait de soi qu’il ne pouvait pas exister de vie ailleurs que sur Terre, car la vie est si complexe qu’elle n’aurait pu apparaître qu’une seule fois. Francis Crick, par exemple, qui a découvert la structure de l’ADN, disait que la vie semblait presque relever du miracle, tant les conditions nécessaires à son apparition étaient nombreuses. Il y a donc quelques décennies, l’opinion dominante était que la vie constituait un accident extraordinaire, une anomalie chimique si improbable qu’elle n’aurait pu se produire qu’une seule fois dans tout l’univers.
Puis, au fil des décennies, le balancier a peu à peu changé de direction. Aujourd’hui, des scientifiques très réputés sont prêts à affirmer que l’univers regorge de vie. Mais je critique souvent cette position en leur disant : « Lorsque j’étais étudiant, personne ne prenait cette idée au sérieux. Aujourd’hui, vous affirmez tous que l’univers regorge de vie. Qu’est-ce qui a changé ? » La réponse que j’obtiens souvent est : « Eh bien, nous savons maintenant que la vie peut exister dans des conditions beaucoup plus variées qu’on ne le pensait lorsque vous étiez étudiant ».
On croyait autrefois que même les microbes les plus résistants ne pouvaient survivre à des températures supérieures à 50 ou 60 degrés Celsius. Puis, on a découvert des organismes vivant dans des sources chaudes à des températures bien plus élevées. Il en va de même pour d’autres conditions physiques extrêmes : le froid intense, la pollution chimique extrême et les salinités très élevées. Le terme collectif désignant ces organismes capables de survivre dans de telles conditions est « extrêmophiles ». Les chercheurs s’appuient donc sur ces découvertes et affirment : « Nous savons maintenant que la vie peut survivre dans une si grande variété de conditions que le nombre d’endroits où nous pourrions chercher de la vie s’en trouve considérablement augmenté ». Il est vrai que cela pourrait multiplier par dix, ou quelque chose comme ça, le nombre d’endroits où nous pourrions chercher.
Mais, si la probabilité que la vie apparaisse à partir de matière non vivante est d’une chance sur un milliard de milliards, multiplier par dix le nombre d’endroits possibles ne nous aidera pas beaucoup. J’aimerais voir une démonstration ou une découverte : un seul autre exemple de vie. Un seul microbe, ici sur Terre, qui serait vivant, mais dont la forme de vie serait différente de celle que nous connaissons, suffirait.
Deux formes de vie différentes sur Terre signifieraient certainement qu’il devrait y avoir de la vie partout dans l’univers. Chacun a son endroit favori où chercher. Pour ma part, j’aime considérer Mars comme la possibilité la plus prometteuse. Mais on accorde beaucoup d’importance aux lunes glaciales situées aux confins du système solaire, Europe et Encelade. Cette dernière est une lune de Saturne.
Elle possède une croûte de glace sous laquelle se trouve un océan liquide. Cette croûte est parcourue de fissures d’où s’échappent des gaz. La mission Cassini a traversé ce panache et y a détecté des molécules organiques. Or, le terme « organique » ne signifie pas nécessairement que quelque chose est vivant. Les molécules organiques sont des molécules complexes à base de carbone.
Elles peuvent être produites par des organismes vivants, mais elles peuvent aussi résulter simplement de réactions complexes de la chimie du carbone. Comment faire la différence ? Comment savoir si ce qui est expulsé dans ce panache a peut-être été vivant avant d’être désintégré, ou si c’est peut-être encore vivant ?
Ce que nous aimerions, c’est disposer d’un instrument à bord d’un vaisseau spatial qui traverserait ce panache, recueillerait la matière qui s’en échappe et déterminerait si elle est vivante ou non. Nous ne savons pas exactement à quoi ressemblerait cet instrument ni quel serait le signe incontestable de la vie. Nous ne savons pas davantage ce qui permettrait de distinguer quelque chose qui était vivant, mais qui est maintenant décomposé en ses différents constituants. Ce serait donc, si l’on veut, la mort. Il nous faudrait un détecteur de mort. En avons-nous un ? Un instrument capable de dire : « Oui, c’est mort, mais cela a été vivant », ou bien : « Non, ce n’est pas encore tout à fait vivant », ou encore : « C’est vivant » ?
Cela nous amène immédiatement à des questions très intéressantes. Nous avons évidemment tendance à nous attarder sur la mort lorsqu’il s’agit des êtres humains, sur la perte de la conscience, et les gens se demandent s’il existe une forme d’existence après la mort, et ainsi de suite.
Mais j’aimerais adopter une approche un peu plus scientifique et ramener la question à quelque chose de beaucoup plus simple à concevoir. Prenons une bactérie, par exemple. Si nous la refroidissons jusqu’à atteindre la température de l’azote liquide, elle entre en dormance. Certaines bactéries ont été emprisonnées dans la glace, par exemple, et peuvent être en quelque sorte réanimées après des millions d’années. D’autres sont restées piégées dans des cristaux de sel ou dans un réfrigérateur. Elles ne sont pas mortes, mais elles ne sont pas non plus vivantes. J’aime comparer cela à une horloge. Une horloge arrêtée est-elle encore une horloge ?
Elle conserve la capacité de donner l’heure si on la remet en marche. Mais si elle est arrêtée, ce n’est pas une horloge morte : c’est une horloge en dormance. Il en va de même pour les bactéries : lorsqu’elles sont congelées, elles ne sont pas mortes, elles sont simplement en dormance et peuvent retrouver toute leur activité vitale.
Mais cela soulève une autre question, car il est tout à fait possible que la vie ait voyagé de la Terre vers Mars ou de Mars vers la Terre à bord de débris éjectés lors d’impacts. Nous savons que Mars et la Terre sont régulièrement frappées par des comètes et des astéroïdes qui projettent des roches dans tout le système solaire.
Des organismes peuvent alors prendre place à bord de ces roches et voyager de Mars vers la Terre, ou de la Terre vers Mars. C’est évidemment possible. Nous ne savons pas si cela s’est produit, mais cela semble tout à fait probable. Le plus grand danger dans l’espace interplanétaire n’est pas le froid, puisque ces microbes entreraient en dormance. C’est en fait le rayonnement. Une bactérie en dormance, enfermée dans une roche dans l’espace, serait bombardée par les rayons cosmiques ainsi que par les rayonnements provenant de la roche elle-même. Elle subirait donc des dommages pendant son voyage. Supposons qu’un million d’années s’écoule avant qu’elle n’atteigne finalement la Terre : pourra-t-elle alors reprendre vie ?
Quelle quantité de dommages peut-elle subir avant de franchir le point de non-retour ? Ce que j’essaie de montrer, c’est qu’il est difficile de déterminer si une bactérie est vivante ou morte. On peut la refroidir et interrompre son activité ; elle peut également subir un certain niveau de dommages. Mais à partir d’un certain seuil, elle ne redémarrera plus, et c’est alors qu’on pourrait la déclarer morte.
Considérons maintenant un cas plus complexe, celui de Titan, par exemple. C’est une lune de Saturne. Titan est extrêmement froid. Il est peu probable qu’on y trouve une forme de vie telle que nous la connaissons, mais il regorge de molécules organiques. Son atmosphère ressemble à un brouillard de smog pétrochimique.
On peut imaginer qu’il s’y déroule une sorte d’expérience cosmique de Miller-Urey. Depuis quatre milliards, voire quatre milliards et demi d’années, Titan produit une chimie prébiotique. Alors, a-t-il réussi à faire apparaître la vie, même si celle-ci ne correspondait pas exactement à ce que nous connaissons ? Et comment le saurions-nous ?
Imaginez que nous envoyions sur Titan une sorte de détecteur de vie, qui descendrait à travers son atmosphère avant de rendre son verdict. Il pourrait déclarer : « Nous n’avons trouvé aucune vie sur Titan, mais nous avons constaté que la matière a parcouru 93,4 % du chemin menant à la vie ». Ou bien qu’elle n’en a parcouru que 5 %. Qu’en penseriez-vous ?
Ce que je viens de dire semble plutôt absurde. Nous avons déjà du mal à élaborer une définition de la vie ; nous n’avons même pas véritablement de définition de ce que serait une quasi-vie. Nous ne pourrions pas simplement l’observer et constater qu’elle est presque arrivée à ce stade. Vous savez, donnez-lui encore un milliard d’années et elle pourrait produire de la vie.
Nous ne savons même pas comment réfléchir à cette question. Et c’est là qu’intervient une très bonne métaphore. Le biologiste Richard Dawkins a écrit un livre intitulé Climbing Mount Improbable. Il y aborde la question du passage d’une vie initialement très simple, constituée de simples microbes, à la biosphère complexe que nous connaissons aujourd’hui. Certaines personnes trouvent cela miraculeux.
Mais Dawkins aime décrire ce processus comme l’ascension d’une montagne, où chaque étape peut sembler extrêmement improbable : on gagne en complexité, en ordre, et ainsi de suite. Mais c’est précisément ce que fait la sélection naturelle. Elle agit comme un cliquet qui fixe progressivement les formes d’organisation les plus efficaces et les plus complexes, tout en éliminant celles qui fonctionnent moins bien.
C’est ainsi que, laborieusement, on gravit le mont Improbable, pas à pas. Mais, bien sûr, tout n’a pas commencé avec les microbes. Il existe un mont Improbable qui commence avec la chimie. Il faut gravir toute la pente, depuis la chimie simple jusqu’à la chimie complexe, puis jusqu’à la chimie vivante, celle de la matière vivante.
Comment gravir ce mont Improbable dans le contexte prébiotique ? Et existe-t-il un moyen de mesurer l’altitude atteinte sur ce mont Improbable ? Pouvons-nous examiner un mélange chimique complexe particulier, lui attribuer une probabilité et déterminer à quel point il est proche de produire véritablement la vie ? Eh bien, je ne pense pas que nous en soyons capables. Vous voyez, je pense que nous ne disposons pas seulement d’une définition de la vie : nous ne savons même pas définir à quel point on pourrait s’en approcher. Et, plus important encore, nous ne savons même pas si le chemin qui mène de la non-vie à la vie a consisté en une progression continue et sans rupture de la complexité, partant de formes simples et évoluant pendant des millions et des millions d’années, vers des formes de plus en plus complexes, jusqu’à ce qu’un jour nous puissions dire : « Eh bien, je suppose que nous pouvons maintenant considérer cette chose extrêmement complexe comme vivante ». Ou si le processus ressemble davantage à une transition de phase, comme lorsqu’un gaz s’embrase : on suivrait cette trajectoire, la complexité augmenterait progressivement, puis, soudain, il se produirait un saut.
Et l’on pourrait alors dire que la vie est apparue à cet instant précis. Si nous disposions d’un détecteur de vie capable de nous indiquer où nous nous trouvons sur cette trajectoire et de déterminer si ce saut a eu lieu, il vaudrait alors la peine d’envoyer cet instrument dans l’univers à la recherche d’un autre endroit où cette transition aurait pu se produire.
Mais nous n’en sommes pas encore là. Nous ne savons pas construire un détecteur de vie, car nous ne comprenons pas vraiment cette trajectoire, ni le seuil à partir duquel apparaît la vie, ni ce qui constituerait une quasi-vie. Les astrobiologistes aiment donc rechercher des planètes semblables à la Terre au-delà du système solaire, et c’est tout à fait naturel.
Mais la planète la plus semblable à la Terre que nous connaissions est la Terre elle-même. Cela soulève donc la question suivante : si la vie apparaît facilement dans des conditions semblables à celles de la Terre, aurait-elle pu apparaître plus d’une fois ici même, sur notre planète ? Est-ce que cela s’est produit ? Quelqu’un a-t-il réellement cherché ? Il s’avère que personne n’a vraiment pris au sérieux l’idée que la vie aurait pu apparaître de nombreuses fois sur Terre. Il se pourrait pourtant que la vie soit apparue 500 fois sur Terre, mais qu’une seule forme de vie ait survécu jusqu’à aujourd’hui. Pouvons-nous être absolument certains qu’il n’existe aucun autre échantillon de vie sur Terre, caché quelque part dans une petite niche écologique, hors de portée des formes de vie connues ? Se pourrait-il que des descendants d’une autre genèse, survenue il y a quatre milliards d’années, soient encore présents aujourd’hui dans la biosphère terrestre ?
C’est une hypothèse très spéculative, parfois appelée « biosphère de l’ombre ». À côté de la biosphère que nous connaissons et apprécions, mêlés aux organismes, aux micro-organismes qui nous entourent, pourraient se trouver des micro-organismes issus d’un autre événement de genèse. Il ne s’agirait pas simplement d’une branche différente sur l’arbre de la vie que nous connaissons, mais d’un arbre entièrement distinct. Comment pourrions-nous le savoir ? Comment saurions-nous si de telles formes de vie existent ? Les aurions-nous repérées ? Après examen attentif, la réponse s’avère être non : nous ne les aurions probablement pas remarquées. Elles pourraient se trouver tout autour de nous. Il se pourrait donc qu’un deuxième échantillon de vie, une vie extraterrestre, si l’on veut, se trouve juste sous notre nez, voire dans notre nez, sans que personne ait véritablement entrepris de le rechercher.
Il existe toutefois un contre-argument que l’on entend souvent : dès qu’une forme de vie parvient à s’établir, elle tend à s’approprier toutes les ressources et à modifier les conditions de son environnement afin de maintenir sa propre existence. Cela ferait donc obstacle à la survie de tout autre type d’organisme.
L’exemple classique est celui de la photosynthèse, découverte par la vie il y a, je ne sais pas, deux milliards et demi ou trois milliards d’années. Elle a ensuite entraîné une accumulation d’oxygène dans l’atmosphère. Nous avons tendance à considérer l’oxygène comme une bonne chose, et c’est le cas pour vous et moi. Mais c’est un poison corrosif redoutable.
Lorsqu’il est apparu pour la première fois, il a menacé d’anéantir toute forme de vie. C’était un polluant. Ce n’est que parce que certains organismes vivants ont réussi à s’adapter, et même à transformer un inconvénient en avantage, en utilisant cet oxygène comme source d’énergie, que nous en sommes arrivés à la situation actuelle, avec une atmosphère riche en oxygène.
Mais cette accumulation d’oxygène a eu des conséquences qui vont bien au-delà de la possibilité pour la vie de devenir plus riche en énergie et plus complexe. Elle a également modifié la nature des roches, par exemple. Comparons la Terre à Mars. Lorsque l’on regarde Mars, on remarque sa couleur rouge, qui est en réalité celle de la rouille. Mars ne possède donc pas ce mécanisme de recyclage. Elle n’a pas de tectonique des plaques.
Elle n’a pas de plaques qui se déplacent ni de volcans. Elle possède des volcans, mais elle ne parvient pas à assurer le recyclage de tous ces éléments, et ainsi de suite. Il existe donc une boucle de rétroaction entre la vie sur Terre et les cycles qui la régissent, chacun influençant l’autre.
Il est très difficile de savoir à quelle fréquence on pourrait rencontrer une planète véritablement semblable à la Terre, dotée de ces cycles interdépendants — biologiques, géologiques et atmosphériques — qui agissent tous ensemble pour se transformer mutuellement et se maintenir les uns les autres. Et cela ne se produit pas seulement pendant une courte période, mais littéralement pendant des milliards d’années. Ces cycles ont donc évolué conjointement.
Il se peut que les circonstances soient très… particulières. Peut-être la Terre est-elle rare, pour reprendre le titre d’un livre célèbre. Il pourrait s’agir d’une Terre rare. Et je pense que la plupart des gens imaginent la recherche de formes de vie extraterrestres, comme la recherche d’êtres faits de chair et de sang, d’organismes, d’animaux à l’apparence étrange que l’on pourrait découvrir sur une autre planète.
Mais il est très clair que, s’il existe des civilisations technologiques ailleurs dans l’univers et qu’elles ont atteint notre niveau de développement, elles commenceront très rapidement à déléguer leurs tâches intellectuelles les plus complexes à ce que je préfère appeler des systèmes de conception. Le terme « artificiel » ne convient pas. Je préfère parler d’intelligence conçue. Nous avons l’intelligence darwinienne, qui évolue très lentement. Il lui a fallu des milliards d’années pour atteindre son niveau actuel. L’intelligence conçue, en revanche, peut se développer très rapidement.
Une fois que les principes de conception sont intégrés à cette intelligence conçue, et que l’IA acquiert les principes de conception nécessaires à la génération suivante, et ainsi de suite, son développement s’accélère très rapidement.
Je peux imaginer, dans un avenir pas si lointain, un système d’IA qui utiliserait des composants issus d’organismes vivants, notamment des tissus neuronaux intégrés à un système plus vaste. Des chercheurs le font déjà aujourd’hui. Nous allons finir par perdre la distinction entre ce qui est vivant et ce qui ne l’est pas.
En définitive, la question se résumera simplement à savoir si le système est conçu et s’il conçoit à son tour la génération suivante, et ainsi de suite. Ainsi, si nous entrons un jour en contact avec une intelligence extraterrestre — et je suis assez sceptique à ce sujet —, il est extrêmement peu probable que nous ayons affaire à un être fait de chair et de sang, comme dans les films hollywoodiens.
Il s’agira plutôt de quelque chose que nous pourrions appeler une IA, mais nous ne disposons pas encore d’un terme pour désigner ce système conçu, doté d’une superintelligence et capable de se perpétuer sur plusieurs générations. Il est toutefois évident, au vu de la direction que nous prenons, que cette entité posséderait des caractéristiques quasi divines. Nous aurions affaire à quelque chose qui dépasserait probablement de très loin notre capacité de compréhension. Et si nous combinons l’IA à l’informatique quantique, alors les choses deviennent vraiment intéressantes et profondes. Nous aurions une IA quantique, ou QAI, que Frank Wilczek appelle « quintelligence ». Dès lors, tout devient possible, car nous aurions affaire à une entité capable d’explorer non seulement toutes les possibilités que nous pouvons envisager dans notre propre esprit, mais aussi toutes les alternatives quantiques possibles, tous les mondes possibles. Nous aurions donc affaire à une sorte d’entité intelligente ou consciente, peut-être un agent d’une certaine nature, disposant d’un éventail infiniment plus vaste de possibilités, d’expériences et de processus que nous ne pouvons en avoir.
Et si nous avons affaire à une intelligence extraterrestre dont la civilisation existe depuis 500 millions d’années, ou quelque chose de cet ordre, il est extrêmement probable qu’elle soit dominée par ces entités quasi divines, totalement mystérieuses et impressionnantes.
Chapitre 4. L’énigme de Boucles d’or : l’univers est-il réglé avec précision pour permettre la vie ?
Maintenant, en reprenant ma casquette de physicien et en considérant l’univers dans son ensemble, je suis frappé par la nature des lois physiques, par le fait que l’univers est organisé selon un ordre mathématique d’une très grande précision. Ces lois fondamentales sont non seulement belles et puissantes, et constituent des relations mathématiques qui permettent à l’univers de fonctionner avec une telle efficacité, mais elles sont également compatibles avec l’existence de la vie.
C’est un sujet que l’on désigne souvent sous le nom de principe anthropique. C’est une très mauvaise appellation. Mais, en gros, cela signifie ceci : si l’on prend les différentes lois de la physique et les conditions initiales de l’univers, c’est-à-dire la manière dont le Big Bang s’est produit, et que l’on se demande ce qui arriverait si l’on modifiait légèrement certains paramètres — par exemple, si l’on rendait tous les électrons un peu plus lourds ou la force nucléaire faible un peu moins intense —, pourrait-on modifier ces paramètres tout en permettant à la vie d’exister ?
Il s’avère que la réponse est non. Certaines lois physiques sont d’une sensibilité si extraordinaire que le moindre changement compromettrait les possibilités d’apparition de la vie. Ces modifications seraient littéralement fatales. Bien sûr, nous ne pouvons pas réaliser l’expérience réelle, mais nous pouvons effectuer l’expérience mathématique. Nous pouvons calculer comment le monde changerait si la gravité était un peu plus forte, ou si les forces électriques étaient un peu plus faibles, par exemple. Et, en procédant ainsi, on découvre que des modifications relativement minimes suffiraient à anéantir les chances d’apparition de la vie.
Elles pourraient, par exemple, empêcher la formation de noyaux complexes. On pourrait alors se retrouver avec un univers constitué entièrement de neutrons ou uniquement d’hydrogène, sans carbone, cet élément indispensable à la vie. On peut donc examiner tous ces phénomènes et conclure que les lois de la nature et l’univers dans son ensemble semblent — et c’est là que la terminologie devient quelque peu controversée — être réglés avec précision pour permettre la vie. On parle de l’argument du réglage fin.
Le réglage fin ne signifie pas nécessairement qu’un concepteur a délibérément choisi ces valeurs afin de faire apparaître la vie. Cela signifie toutefois que, si ces nombres étaient légèrement différents, il n’y aurait aucune vie et nous ne serions pas ici à avoir cette conversation. Que devons-nous donc en conclure ?
J’appelle cela l’énigme de Boucles d’or : l’univers semble être exactement comme il faut pour permettre la vie. Il existe essentiellement trois explications possibles à ce phénomène. Premièrement, ce ne serait qu’un hasard : les choses se sont produites ainsi, et la vie n’aurait rien de particulièrement exceptionnel de toute façon. Deuxièmement, un concepteur ou un dieu aurait créé l’univers et l’aurait réglé avec précision afin que la vie puisse apparaître. La troisième explication possible est celle du multivers : l’univers serait parfaitement adapté à la vie parce qu’il n’y aurait pas un seul univers, mais une infinité d’univers. Tout commencerait de manière plus ou moins aléatoire, avec des Big Bangs, de nombreuses explosions se produisant à différents endroits de l’espace et à différents moments du temps, chacune donnant naissance à son propre ensemble de lois. Dans certains de ces univers, la gravité serait un peu plus forte ; dans d’autres, les électrons seraient un peu plus lourds, et ainsi de suite. Dans l’immense majorité de ces univers, il n’y aurait pas de vie, et personne ne serait donc là pour constater qu’ils ne sont pas des univers de Boucles d’or. Mais, ici et là, simplement par le jeu du hasard, on trouverait un univers parfaitement adapté, un univers de Boucles d’or, dans lequel apparaîtraient des êtres vivants comme nous, capables de s’interroger sur le sens de tout cela.
Ces trois idées sont donc présentes dans le débat, qui se poursuit. En réalité, à ce stade, tout se résume à une question de choix personnel. Mais il existe en fait une quatrième voie, celle de Davies. J’ai parlé des lois de la physique dans leur conception traditionnelle, comme de relations mathématiques fixes et immuables, en quelque sorte inscrites dès l’origine de l’univers, dès le commencement, comme la marque du fabricant. Autrement dit, les lois sont fixes. Mais cette façon de voir les choses est peut-être un peu simpliste. C’est ainsi que les physiciens ont envisagé les lois depuis Newton : comme des relations mathématiques immuables, éternelles et universelles.
Mais nous devrions peut-être plutôt penser en termes de lois flexibles, ou de quelque chose de plus malléable. C’est là que les choses deviennent assez subtiles. Car existe-t-il un moyen de relier l’émergence de la vie et de l’esprit, d’une manière ou d’une autre, par un lien de causalité, à la nature des lois qui leur donnent naissance ?
Existe-t-il une sorte de boucle de rétroaction entre des observateurs comme nous et les lois qui permettent l’émergence de ces observateurs ? On pourrait se dire que, si les lois sont fixes, c’est absurde. Plus tôt, nous avons évoqué, par une analogie très approximative, la Terre et les boucles de rétroaction qui existent entre la vie sur Terre et la nature physique de notre planète.
La nature physique de la planète Terre et la vie qui s’y trouve sont intimement liées. Ainsi, l’existence de la vie influe sur le comportement de la Terre, et ainsi de suite. Pourrait-il exister une sorte de boucle de rétroaction cosmique, dans laquelle l’existence de la vie influerait sur les lois qui, à leur tour, donnent naissance à cette vie ? À première vue, on pourrait penser que c’est totalement impossible.
Mais il existe en réalité une échappatoire, qui se trouve dans la mécanique quantique, ou physique quantique. Et voici pourquoi. Comme je l’ai expliqué, selon la conception traditionnelle, les lois sont fixées dès le commencement. Or, la mécanique quantique étant fondée sur la notion d’incertitude, et beaucoup ayant entendu parler du principe d’incertitude de Heisenberg, cela signifie que, même si l’on définit avec une très grande précision un système quantique — un atome dans un état donné à un instant précis —, on ne peut pas savoir avec certitude dans quel état il se trouvera une seconde plus tard.
Mais cette incertitude s’étend également vers le passé. Il est donc erroné de supposer qu’une histoire déterminée relie l’origine de l’univers lors du Big Bang au monde tel que nous le connaissons aujourd’hui. Il y a une trentaine d’années, le physicien John Wheeler a découvert qu’il était possible de réaliser une expérience appelée « expérience du choix retardé ou différé », dans laquelle on décide aujourd’hui de ce qui se sera produit dans le passé. En mécanique quantique, quelque chose comme un photon peut être décrit comme une particule ou comme une onde, selon les circonstances. Et c’est vous, l’expérimentateur, qui pouvez choisir. Vous pouvez réaliser une expérience qui révélera sa nature ondulatoire, ou une autre qui révélera sa nature corpusculaire. Mais il s’avère que, si vous posez la question : était-ce une particule ou une onde une nanoseconde auparavant, avant même que vous fassiez votre choix ? La réponse dépendra de ce que vous aurez décidé dans le présent, car le flou quantique englobe également le passé. Cela ne signifie pas que vous envoyez des informations dans le passé. Vous ne modifiez pas le passé. Celui-ci est ambigu. Nous connaissons certaines choses à son sujet, mais pas tout.
Ainsi, si quelque chose que nous faisons aujourd’hui permet de lever une ambiguïté concernant le passé, il ne s’agit pas d’une causalité rétroactive, mais bien d’une manière dont ce qui se produit maintenant est lié à ce qui s’est produit dans le passé. Il ne fait aucun doute que c’est le cas en physique quantique. Nous pouvons décider aujourd’hui de ce qu’aura été la réalité dans le passé.
Si nous étendons cette idée — était-ce une onde ou une particule ? — à la question de savoir si les lois de la physique elles-mêmes font partie de ce paysage quantique, si telle ou telle loi physique était à l’œuvre, nous commençons alors à entrevoir l’existence d’un lien, une manière dont la vie et l’esprit pourraient exercer une certaine influence sur la nature des lois qui ont émergé dans l’univers. Cela serait rendu possible par la flexibilité de ces lois et par cette sorte d’effet de rétroaction quantique, qui opérerait de manière très subtile. Il est donc très facile de mal comprendre ce que je veux dire.
Je ne dis pas que nous avons maintenant modifié le passé pour assurer notre propre existence. Mais il existe une cohérence, une boucle de rétroaction qui opère en physique quantique. Voilà donc la quatrième possibilité. Nous avons maintenant quatre hypothèses : tout cela n’est qu’un accident ; Dieu en est à l’origine ; il existe un nombre infini d’univers où la vie est extrêmement rare, mais finit par apparaître quelque part ; ou bien il existe une manière dont la vie et l’univers participent à une boucle d’existence commune. Je dois préciser que cette dernière idée n’est pas de moi, mais que c’est celle que je privilégie. C’est une idée défendue par le physicien John Wheeler il y a de nombreuses années. Il a exercé une grande influence sur moi.
C’est lui qui a imaginé cette expérience du choix retardé. Celle-ci a en quelque sorte servi de tremplin à son idée selon laquelle les participants à l’univers — c’est-à-dire les êtres doués d’un esprit, capables de faire des choix, de réaliser des expériences et d’effectuer des mesures en physique quantique — pourraient faire partie intégrante de l’histoire même de l’existence. Et je trouve cette idée très séduisante.
Vidéo et transcription publiées le 31 octobre 2026 : https://bigthinkmedia.substack.com/p/what-is-life-the-deepest-mystery