Traduction libre
24/9/2023
Une brève introduction
Le Dr Proulx est titulaire d’une licence en bio-informatique avec mention summa cum laude, avec une mineure en informatique, de l’université Brigham Young. Il a également obtenu son DMD à l’école de médecine dentaire de l’université de Pittsburgh et exerce actuellement en tant que dentiste généraliste. Le Dr Proulx anime également un podcast qui explore les intersections fascinantes de la psychologie, de la philosophie, de la physique quantique, des expériences mystiques, de l’ésotérisme et de la religion.
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L’entropie est liée aux limites computationnelles de l’expérience consciente, plutôt qu’une propriété des systèmes objectifs, affirme le Dr Proulx dans cet essai intriguant. L’entropie croissante n’est qu’un artefact de l’incapacité de l’observateur à suivre l’information, résultant d’un échantillonnage en série d’une réalité infiniment complexe. Cet essai synthétise des idées apparemment disparates pour offrir une perspective cohérente et prometteuse sur l’un des plus grands mystères de la science — la deuxième loi de la thermodynamique — en la reliant à la conscience fondamentale.
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Introduction
La deuxième loi de la thermodynamique, ci-après dénommée « deuxième loi », stipule que l’entropie ou le désordre des systèmes fermés augmente inévitablement avec le temps. Cet article soutient au contraire que ce phénomène est en fait une perception des agents conscients due à leur échantillonnage en série d’une réalité infiniment complexe. En outre, il affirme que l’entropie est liée aux contraintes de bande passante ou aux limites computationnelles de l’expérience consciente, plutôt que d’être une propriété des systèmes objectifs. La réduction de ces contraintes est corrélée à une diminution de l’entropie. Pour bien comprendre la deuxième loi, il faut parler de la conscience et des limites de calcul des agents conscients.
L’entropie décrit des macro-états et des micro-états. Un macroétat donne une description globale ou grossière d’un système, tandis qu’un microétat décrit une configuration spécifique de particules au sein du système. Comme un macroétat donné peut être compatible avec de nombreux microétats, les systèmes passent de macroétats avec moins de microétats possibles à des macroétats avec plus de microétats possibles.
Considérons un récipient divisé en deux, avec un macroétat initial de 100 molécules de gaz d’un côté et un vide de l’autre. Une fois le séparateur retiré, le récipient se stabilise dans un macroétat avec environ 50 molécules de gaz dans chaque section. Bien qu’il soit théoriquement possible que le système soit resté dans le macroétat initial, le nombre de microétats associés est largement dépassé par les microétats qui satisfont le macroétat avec une distribution uniforme. Le système est passé d’un macroétat à faible entropie à un macroétat à forte entropie, de l’ordre au désordre.
Dans l’expérience de pensée « Démon de Maxwell » de 1867, une créature théorique contrôle une porte sans masse séparant les deux côtés d’une chambre. En triant sélectivement les molécules de gaz en fonction de leur vitesse, elle peut créer un gradient de température. Bien que cela semble violer la deuxième loi, la collecte d’informations sur les vitesses dépenserait de l’énergie et augmenterait l’entropie. Néanmoins, cette expérience de pensée met en évidence le rôle de l’information dans la thermodynamique. Les récentes remises en question de la deuxième loi ont toutes tourné autour de l’information et de la conscience.
Sabine Hossenfelder
Dans une vidéo de juin 2023, Hossenfelder assimile l’entropie à l’information connue sur un système. L’entropie est définie comme la constante de Boltzman multipliée par le logarithme naturel du nombre de micro-états. Le logarithme naturel de un étant égal à zéro, l’entropie d’un système ne comportant qu’un seul micro-état serait nulle. En d’autres termes, si un observateur connaissait toutes les informations relatives à un système, il n’y aurait qu’un seul micro-état et le système serait dépourvu d’entropie. Cela montre que l’entropie décrit les informations qu’un agent conscient connaît sur un système, plutôt que d’être une propriété inhérente aux systèmes.
Hossenfelder postule ensuite que tous les systèmes ne se trouvent techniquement que dans un seul micro-état. Lorsqu’ils changent, ils sont toujours dans un seul micro-état, ce qui élimine l’augmentation de l’entropie. Elle reprend l’exemple ci-dessus des molécules de gaz qui se répandent à partir d’un état initial d’un côté et affirme que « l’entropie augmente, car nous perdons l’accès à l’information ». Cependant, explique-t-elle, « il existe toujours des macroétats qui transformeront un système à entropie élevée en un système à entropie basse », et elle démontre que si l’on connaissait l’emplacement des molécules, on pourrait dessiner un séparateur personnalisé autour des molécules, créant un gradient d’un côté à l’autre, définissant ainsi un macroétat à faible entropie. Elle conclut en affirmant que l’entropie « n’est pas une propriété fondamentale de la nature » et qu’elle pense qu’« au fur et à mesure que l’univers vieillit et que l’entropie augmente selon nous, de nouveaux systèmes complexes émergeront et s’appuieront sur des macroétats différents… et pour ces systèmes complexes, appelons-les des êtres vivants, l’entropie diminuera à nouveau ».
Bien que l’argument soit cohérent, Hossenfelder laisse de nombreuses questions sans réponse, omettant de reconnaître le rôle de la conscience, d’expliquer la nature intersubjective de l’entropie par des agents conscients distincts, de discuter des implications pour la flèche du temps, ou d’émettre des hypothèses sur les raisons pour lesquelles nous perdons l’accès à l’information. Ces éléments nécessitent le cadre philosophique solide de l’idéalisme.
Stephen Wolfram
En tant que physicien et informaticien, Stephen Wolfram a cherché à expliquer les lois de la physique comme des phénomènes émergents découlant de règles simples. Il travaille avec des automates cellulaires, ou des modèles computationnels impliquant des grilles de cellules. Ces modèles possèdent un état initial, ou une rangée de cellules avec des nuances différentes, et dépendent de règles simples pour déterminer les nuances dans les rangées successives. Certaines règles semblent immédiatement produire un comportement aléatoire, d’autres tombent progressivement dans l’aléatoire apparent, certaines forment des motifs imbriqués et d’autres encore présentent un mélange d’organisation et de comportement aléatoire apparent. Pourtant, toutes sont déterministes à la base, sans aucun comportement aléatoire, ce qui montre qu’un comportement complexe peut émerger de règles simples.
En avril 2021, Wolfram a écrit que « dans un sens, notre univers est fondamentalement computationnel jusqu’au bout ». Il poursuit en déclarant :
Même des programmes simples peuvent produire un comportement immensément complexe… [qui] est généralement irréductible sur le plan computationnel… Il ne peut être prédit par rien de moins que l’exécution du calcul explicite qui l’a produit. Et au niveau du code machine, nos modèles suggèrent fortement que notre univers sera rempli d’une telle irréductibilité computationnelle.
Il explique ensuite comment les limites de calcul des observateurs déterminent les lois de la physique :
Il s’agit de savoir ce qu’un observateur limité sur le plan computationnel (comme nous) peut voir dans toute cette irréductibilité computationnelle… Dans l’irréductibilité computationnelle, il y a inévitablement des tranches de réductibilité computationnelle… [qui] nous permettent, en tant qu’entités limitées par le calcul, d’identifier des lois scientifiques significatives et de faire de la science.
Un autre concept clé de ses modèles est le ruliad, « la limite enchevêtrée de tout ce qui est computationnellement possible : le résultat de l’application de toutes les règles computationnelles possibles de toutes les manières possibles ».
En substance, Wolfram compare l’univers au ruliad, l’ensemble de toutes les possibilités computationnelles des règles simples. Ces règles sont irréductiblement complexes, ce qui signifie qu’il n’existe pas de raccourci permettant d’obtenir les résultats complets sans les calculer. Cependant, il existe des poches de réductibilité, ou des modèles qui peuvent être observés et exploités pour obtenir une certaine compréhension prédictive de la règle. Les observateurs computationnellement limités, comme les humains, existent en tant que sous-ensembles du ruliad, ou univers. Bien qu’incapables de comprendre la totalité du ruliad, ces observateurs peuvent reconnaître des schémas et modéliser le ruliad de manière heuristique. Le niveau auquel ils peuvent réduire le chaos apparent à des modèles prévisibles dépend de leurs limites computationnelles, essentiellement la puissance de calcul de leur perspective d’observation.
Dans un article datant de février 2023, Wolfram expose une position similaire à celle de Hossenfelder, affirmant que ce que nous percevons comme la deuxième loi est dû à la complexité irréductible de l’univers. En raison de nos limites computationnelles en tant qu’observateurs, nous ne pouvons modéliser qu’un certain pourcentage du comportement du ruliad. D’un moment à l’autre, le déficit entre nos limites computationnelles et la complexité irréductible de l’univers s’accroît. Malgré des poches de réductibilité, les modèles qui dépassent nos limites computationnelles sont interprétés comme du hasard et s’accumulent avec le temps. Cela conduit à ce que nous appelons la deuxième loi. Malgré notre perception de l’aléatoire au sein du ruliad, en contenant toutes les possibilités computationnelles, il est le contraire de l’aléatoire. Il est complet.
Les observateurs sont contenus dans le ruliad et en font l’expérience de l’intérieur. En tant que tels, ils contiennent un sous-ensemble de sa puissance computationnelle, ce qui conduit à des limites computationnelles. Si l’on revient aux rangées d’automates cellulaires, même si nous reconnaissons une grande partie du schéma et que nous puissions prédire le comportement avec une précision de quatre-vingt-dix-neuf pour cent, chaque rangée aggrave le rétrécissement de la bande passante. La précision de quatre-vingt-dix-neuf pour cent s’applique continuellement aux résultats de la prédiction précédente, et la précision globale se rapproche de zéro avec le temps. Dans un certain sens, ce phénomène peut être comparé à celui de photocopier à l’infini une photocopie.
Si les automates cellulaires illustrent la raison pour laquelle l’information se perd avec le temps, d’autres modèles illustrent la manière dont elle est expérimentée. Les graphes multivoies sont des graphes arborescents inversés représentant toutes les voies possibles d’un système, à l’instar du modèle des mondes multiples. Chaque nœud du graphe représente un état complet du système, les lignes entre les nœuds indiquant les transitions d’un état à l’autre. En tant qu’observateurs limités computationnellement, nous commençons à n’importe quel nœud avec une grande fidélité, ou une compréhension fine de cet état, même si elle n’est pas parfaite. Cela revient à savoir que toutes les molécules de gaz se trouvent d’un côté du récipient. Le temps est le « processus computationnel de mise à jour répétée de ces connexions de toutes les manières possibles ». Au fur et à mesure que le temps s’écoule, nous devons maintenant mettre à jour notre modèle à partir du nœud initial pour y inclure les nombreux nœuds possibles en dessous de ce modèle initial, représentant tous les états possibles qui pourraient survenir par la suite. Cependant, nous stockons maintenant de nombreux nœuds avec la même puissance computationnelle qui n’en contenait qu’un seul auparavant. Il est donc nécessaire de réduire progressivement l’échantillonnage de notre modèle et obtenir des versions de plus en plus grossières. Dans le scénario du gaz, nous finissons par ne connaître que la pression du gaz dans le conteneur, sans savoir où se trouvent les molécules de gaz. Cela s’apparente à une connexion internet diffusant en continu un seul film à une résolution de 8K, puis à 4K, 1080 p et enfin 720 p au fur et à mesure que de plus en plus de films sont visionnés simultanément sur la même bande passante.
Les modèles de Wolfram illustrent le fait que l’augmentation de l’entropie n’est pas une caractéristique des systèmes, mais une expérience des observateurs qui réduisent l’échantillonnage d’un flux de réalité de haute-fidélité en raison des limites de calcul. Appliqué de manière répétée à chaque instant, cela dégrade les connaissances fines sur l’état d’un système en une connaissance grossière. Wolfram aborde la question de la conscience, mais ne parvient pas à des conclusions définitives. Il discute de ce que pourrait être la conscience à différents niveaux, du microscopique des neurones au macroscopique de la conscience planétaire. Il ne conclut pas sur la définition des limites computationnelles ni sur la faisabilité de l’extension de ces limites. Cependant, il indique clairement que notre expérience des lois de la physique est relative à nos limites computationnelles, et que des limites différentes se traduiraient par des lois de la physique différentes. Non seulement il remet en cause la deuxième loi, mais il remet également en cause l’objectivité des lois de la physique.
En tant que psychologue cognitif étudiant la perception visuelle, l’évolution et la conscience, Donald Hoffman a mis en avant la théorie d’interface de la perception. Il s’agit d’une forme d’idéalisme qui affirme que l’univers est conscience à tous les niveaux. Hoffman a utilisé des modèles informatiques pour montrer que, selon la théorie des jeux évolutionnaires, il y aurait effectivement zéro pour cent de chances que la capacité de reproduction ait favorisé une perception objective de la réalité. La sélection naturelle aurait favorisé les représentations simplifiées et abstraites de la réalité pour faciliter la survie et la reproduction. Il compare cela au fait de porter à son insu un casque de réalité virtuelle (RV). Au lieu que chaque observateur fasse directement l’expérience de la réalité objective, ou que chacun fasse l’expérience de sa propre réalité discrète, ils font l’expérience d’une réalité intersubjective, semblable à celle des casques RV connectés au même ordinateur central. Chacun fait l’expérience de différentes perspectives de la même réalité fondamentale plus profonde. Tout comme un casque RV transforme des données incompréhensibles en expériences et en objets, notre expérience de la conscience est une représentation d’une couche plus profonde de la réalité.
Dans la théorie de Hoffman, l’espace et le temps sont interprétés par la conscience, plutôt que d’être fondamentaux, et une grande partie de la physique est d’accord. De plus, il n’y a pas de problème difficile de la conscience, car il n’existe que dans le cadre du matérialisme. Les matérialistes confondent les corrélations entre l’activité physique du cerveau et l’expérience consciente avec la causalité, tout en échouant à rendre compte d’une seule expérience consciente en termes de matière. Alors que le matérialisme exige deux miracles inexpliqués — la matière et la conscience émergeant de la matière — l’idéalisme n’exige que la conscience. L’expérience de la matière émergeant de la conscience se produit chaque nuit lorsque nous rêvons. Nous faisons l’expérience de la matière, de l’espace et du temps, tous issus de la conscience. Bien que l’idéalisme nécessite toujours une hypothèse a priori, à savoir que la conscience existe, nous pouvons tous en attester.
Hoffman dispose d’un modèle évolutif définissant les agents conscients, ou observateurs, de telle sorte que toute combinaison de l’un d’entre eux, interagissant avec un autre, répond à la définition d’un agent conscient. En parlant d’agents conscients, Hoffman dit :
Premièrement, un agent conscient n’est pas nécessairement une personne. Toutes les personnes sont des agents conscients, ou des hétérarchies d’agents conscients, mais tous les agents conscients ne sont pas des personnes. Deuxièmement, les expériences d’un agent conscient donné peuvent nous être totalement étrangères ; elles peuvent constituer une modalité d’expérience qu’aucun humain n’a imaginée, et encore moins expérimentée. Troisièmement, la dynamique des agents conscients ne se déroule pas, en général, dans un espace-temps ordinaire à quatre dimensions. Elle se déroule dans les espaces d’état des observateurs conscients…
Le modèle d’agents conscients de Hoffman et la reconnaissance du fait que l’espace-temps est relatif à la nature d’un agent conscient spécifique s’harmonisent avec le modèle de Wolfram d’observateurs limités computationnellement avec des lois physiques relatives à ces limites. L’agent conscient qui contient tous les agents conscients est équivalent au ruliad.
Dans le modèle de réalité de Hoffman, la perception d’une entropie croissante serait à nouveau une propriété de l’agent conscient, non inhérente aux systèmes objectifs. Le filtrage d’une réalité fondamentale plus profonde, au-delà de l’espace-temps, dans notre expérience consciente se produirait en fonction de la capacité de l’agent conscient et de la fonction d’optimisation de la conscience, qui, selon l’évolution, est la forme physique (fitness). Cependant, même l’évolution doit être considérée comme une projection d’un phénomène plus profond au-delà de l’espace-temps. Hoffman défend la nature infinie de la réalité en utilisant le théorème d’incomplétude de Gödel, selon lequel toute preuve repose sur au moins un axiome qu’elle ne peut pas prouver. Tout comme le modèle de Wolfram, cela indique que les agents conscients font l’expérience d’un sous-ensemble de la réalité, soumis à une dégradation au fil du temps à mesure que nous perdons la trace d’informations en raison de la nature détériorée du filtrage de la réalité. Hoffman explique ici comment l’entropie est un artefact de cette projection de la réalité :
Cette dynamique des agents conscients que j’ai mentionnée est une dynamique markovienne… Vous pouvez montrer que même si vous avez cette dynamique markovienne de la conscience, dans laquelle l’entropie ne change jamais, n’importe quelle projection par probabilité conditionnelle, n’importe quelle projection regardant cette dynamique la verra augmenter en entropie. En d’autres termes, la flèche de l’entropie, la flèche du temps, est un artefact de la projection. Ainsi, la conscience elle-même n’a pas de flèche du temps, mais vous pouvez prouver à partir de ces mathématiques que vous obtenez une flèche du temps par projection.
Par le biais de l’idéalisme, Donald Hoffman apporte des réponses aux questions soulevées par le travail de Sabine Hossenfelder. Au lieu de considérer la conscience comme un phénomène, indirectement invoqué, mais largement ignoré dans sa discussion sur la deuxième loi, Hoffman définit la conscience et explique comment ses filtres sont le mécanisme par lequel nous perdons la trace de l’information et faisons l’expérience de l’augmentation de l’entropie. Le temps et l’espace sont tous deux des constructions d’agents conscients, ce qui met à nu la logique circulaire de Hossenfelder selon laquelle le temps produira des formes de vie dont l’entropie est plus faible. Au lieu d’une progression linéaire vers des formes de vie avancées, Hoffman montre la nature imbriquée des agents conscients. En d’autres termes, il existe des agents conscients ou des perspectives qui englobent nos perspectives humaines et qui connaissent différents niveaux d’entropie en même temps que notre expérience. Par exemple, les humains, en tant qu’agents conscients, sont une collection composite de cellules, chacune d’entre elles étant elle-même un agent conscient ayant simultanément une expérience consciente plus simple, faisant l’expérience d’un niveau d’entropie différent.
Intersubjectivité
Considérer l’entropie comme une propriété des agents conscients, plutôt que des systèmes objectifs, nécessite une explication de la perception similaire de l’entropie entre les observateurs. L’idéalisme permet d’élucider cette intersubjectivité.
Alors que le cadre matérialiste de Hossenfelder ne fournit pas d’explication, le modèle de Wolfram suggère que les observateurs peuvent avoir des expériences corrélées parce qu’ils sont des sous-ensembles du même ruliad, ainsi que parce qu’ils ont des limites de calcul similaires. De même, l’analogie du casque RV de Hoffman illustre comment des sources de données partagées conduisent à des observations similaires.
Bernardo Kastrup, titulaire d’un doctorat en ingénierie informatique et en philosophie, défend un cadre moniste et idéaliste qui offre une explication concrète de l’espace entre les expériences objectives et solipsistes. Dans ce cadre, l’univers est un seul esprit, et le phénomène psychologique de la dissociation explique la perception de la séparation entre les agents conscients. Tout comme dans les rêves, où un seul esprit génère un avatar de rêve, apparemment séparé des personnages et de la toile de fond du rêve qu’il génère également, la vie éveillée est une réalité intersubjective créée par un plus grand esprit.
Le trouble dissociatif de l’identité est un exemple concret de cette dissociation, où les alter ego d’un individu peuvent se rappeler le même rêve du point de vue de différents personnages. Dans cette optique, il n’existe pas de monde onirique objectif ; toutes les parties du rêve représentent l’esprit du rêveur, chacun ayant une perspective d’observation unique. La réalité éveillée suit des règles similaires, chaque agent conscient contribuant à une réalité intersubjective.
Le bayésianisme quantique est une interprétation de la mécanique quantique qui permet de comprendre les réalités intersubjectives entre différents agents conscients. Il se concentre sur la compréhension de la relation entre les agents conscients et leurs observations, plutôt que sur la description des propriétés objectives. Les croyances subjectives individuelles convergent en raison d’informations et d’expériences partagées, ce qui conduit à une corrélation intersubjective.
Surmonter l’entropie
L’entropie étant une mesure de l’information connue sur un système, l’accès à davantage d’informations diminue l’entropie. Les êtres humains en font l’expérience collectivement, à mesure que nos systèmes sensoriels et notre technologie évoluent, et individuellement, à mesure que nous nous développons depuis l’enfance. Le chaos se résout en ordre.
La deuxième loi décrit des systèmes fermés. Alors que la révolution scientifique a séparé l’observateur du système, la physique quantique l’y a replacé. En outre, l’idéalisme relie l’individu à l’univers. Cet enchevêtrement de l’observateur avec le système et l’univers infini élimine la possibilité d’un système fermé.
Les états de conscience élargie et les expériences non duelles d’unité universelle sont vécus par divers moyens, notamment la méditation, la spontanéité et les psychédéliques. Au cours de ces expériences, il est fréquent que les individus déclarent recevoir des informations d’une source extérieure à eux-mêmes. Cela correspond au concept d’agents conscients ayant accès à des informations auparavant inaccessibles qui peuvent donner la perception d’une diminution de l’entropie ou d’un accroissement de l’ordre.
Conclusion
La deuxième loi de la thermodynamique a été remise en question sous différents angles. Ces remises en question ne reposent pas seulement sur des modèles logiques, mais sont également étayées par l’examen de l’évolution, du développement humain et de la conscience du rêve. L’idéalisme fournit le cadre le plus solide pour expliquer comment le phénomène de l’augmentation de l’entropie est relatif à l’observateur et n’est pas inhérent aux systèmes. L’entropie croissante est un artefact résultant de l’incapacité à garder la trace de l’information, d’un échantillonnage grossier en série d’une réalité infiniment complexe. Ces modèles indiquent également que la diminution de l’entropie pour un agent conscient est possible grâce à l’expansion de la conscience, ce qui réduit les limites computationnelles.
Citations
Hossenfelder, Sabine. « Je ne crois pas à la deuxième loi de la thermodynamique. (la vidéo la plus édifiante que je ferai jamais) ». YouTube, YouTube, 17 juin 2023, www.youtube.com/watch?v=89Mq6gmPo0s&t=887s.
Wolfram, Stephen. “The Wolfram Physics Project: A One-Year Update-Stephen Wolfram Writings”. Stephen Wolfram Writings RSS, 14 avril 2021, writings.stephenwolfram.com/2021/04/the-wolfram-physics-project-a-one-year-update/.
Wolfram, Stephen. “The concept of RULIAD”. Stephen Wolfram Writings RSS, 10 Nov. 2021, writings.stephenwolfram.com/2021/11/the-concept-of-the-ruliad/.
Wolfram, Stephen. « Computational Foundations for the Second Law of Thermodynamics ». Stephen Wolfram Writings RSS, 3 février 2023, writings.stephenwolfram.com/2023/02/computational-foundations-for-the-second-law-of-thermodynamics/.
Wolfram, Stephen. « What Is Consciousness? Some New Perspectives from Our Physics Project ». Stephen Wolfram Writings RSS, 22 mars 2021, writings.stephenwolfram.com/2021/03/what-is-consciousness-some-new-perspectives-from-our-physics-project/.
Hoffman, Donald. « Conscious Realism and the Mind-Body Problem », Université de Californie Irvine, 5 septembre 2005, sites.socsci.uci.edu/~ddhoff/MindBody.
Ferriss, Tim. “The Tim Ferriss Show Transcripts: Professor Donald Hoffman—the Case against Reality, beyond Spacetime, Rethinking Death, Panpsychism, QBism, and More (#585)”. Le blog de l’auteur Tim Ferriss, 18 avril 2022, tim.blog/2022/04/18/donald-hoffman-transcript/
Texte original : https://www.essentiafoundation.org/entropy-is-in-the-eye-of-the-beholder/reading/