| |
||
 |
Compléments du livre |
Retour au sommaire |
Retour au sommaire |
Pour comprendre la façon dont est né et évolue notre univers, Seth Lloyd nous invite à porter un double regard sur chacun des changements d'état qui peut affecter la plus élémentaire des parties composant cet univers. Ces changements d'état doivent être vus à la fois comme des actions physiques et comme des opérations informatiques. Il n'y a là en fait que du très banal. Prenons un exemple. Si un rayon ionisant (par exemple un rayon cosmique) modifie l'état d'excitation (ou d'énergie électrique) d'un atome dans une molécule chimique ou biologique, ce rayon entraîne, fut-ce d'une façon non perceptible par nous, une modification de la façon dont l'atome contribue aux propriétés de cette molécule et à son rôle fonctionnel. Nous sommes donc là en présence d'un effet physique. Mais il s'agit aussi d'un effet informatique dans la mesure où l'atome est engagé de fait, par interaction avec ses voisins, dans un ou plusieurs des circuits logiques qui sont à la base du calcul informatique booléen :ET, OU, NON, COPIE, etc. En effet, modifier l'état de l'atome a pour effet de changer sa valeur informatique, autrement dit de réaliser une opération élémentaire de calcul. Dans la numération binaire, on dira que la valeur informatique de l'atome passera de 0 à 1 ou de 1 à 0 (avec possibilité d'adopter toutes les valeurs intermédiaires entre 0 et 1 si on estime devoir se situer au plan d'une opération analogique et non digitale). Ce changement de valeur informatique aura lui-même un résultat physique obligé. Ainsi, au cas où l'atome était lié à un voisin dans une porte logique ET, utilisée pour obtenir un niveau de sortie 1 si tout les niveaux d'entrée sont à 1, son changement d'état transforme la sortie 1 en sortie 0, ce qui peut modifier non seulement l'état physique immédiat de la molécule mais la façon dont celle-ci, considérée à son tour comme un élément de calcul dans un réseau plus vaste, interagit avec le reste de son environnement physique et biologique. On obtiendrait exactement le même résultat si le rayon ionisant tombait sur une des mémoires d’un ordinateur. Non seulement l'état physique de cette mémoire serait modifié (avec possibilité de destruction incapacitante) mais le programme faisant appel à cette mémoire, ainsi modifiée, serait lui-même modifié : soit rendu plus efficace (avec beaucoup de chance) soit plutôt affecté d'un bug entraînant des effets parasites ou même bloquants. Seth Lloyd nous propose alors de réfléchir au concept d'entropie. Le changement d'état physique et informationnel d'une unité quelconque de l'univers entraîne des effets très importants au regard de "l'entropie énergétique et informationnelle" de ce dernier. De même qu'il rapproche l'état physique d'un élément de l'univers avec son état informationnel, Seth Lloyd rapproche l'état d'entropie énergétique de cet élément avec son état d'entropie informationnelle. L'énergie de l'univers, mesurée par son niveau d'entropie est "ce qui lui permet de faire telle ou telle chose. L'information est ce qui lui commande de faire telle ou telle chose". Dans ce cas, l'entropie informationnelle est l'information nécessaire pour analyser les mouvements au hasard des atomes et des molécules de l'univers. Comme ces mouvements sont trop petits pour être identifiés par nous, l'information les concernant nous sera invisible. On parlera alors d'entropie informationnelle pour ce qui nous concerne ici et maintenant. Elle mesure notre ignorance relative à l'état de détail de ce système (ignorance qui n'était pas celle, on s'en souvient de l'imaginaire démon de Maxwell, qui savait tout sur l'état de toutes les molécules d'un gaz enfermé dans une enceinte). La 2e loi de la thermodynamique (une autre des lois de la physique que Seth Lloyd considère comme universelle) précise que l'entropie énergétique ne diminue jamais. Autrement dit, l'énergie inutilisable s'accroît sans cesse aux dépens de l'énergie utilisable. Il en est de même de l'information. L'essentiel de l'information intéressant un système physique (par exemple les positions relatives de chacun de ses atomes) nous est inconnu. Nous n'avons que des informations statistiques ou de probabilité à leur sujet. Nous pouvons préciser ces informations - sous réserve des limites imposées par la physique quantique et tenant au principe d'incertitude. Mais ceci exige alors une recherche d'information introduisant plus de désordre informationnel dans le système global que nous n'obtenons d'ordre permettant d'améliorer la précision de notre description. Pour Seth Lloyd, l’univers entier se comporte comme un ordinateur quantique universel. Il ne s'agit pas sous sa plume d'une image mais d'une réalité. Autrement dit, l'univers n'a pu apparaître et se développer qu'en se servant à lui-même d'ordinateur quantique. De la même façon, notre organisme ne peut croître et se protéger des agressions qu'en utilisant ses propres capacités computationnelles. Evidemment, comme la théorie de l'information prescrit que n'importe quel ordinateur peut simuler n'importe quel autre, il est intéressant pour nous que l'univers soit fondamentalement un ordinateur quantique. Nous pourrons ainsi le simuler quand nous aurons réalisé un de ces instruments. Mais le point essentiel est que, dans le scénario proposé par Seth Lloyd, si l'univers n'avait pas été un ordinateur quantique, il n'aurait pas pu acquérir dans les 14 milliards d'années de sa vie supposée, la complexité que nous lui connaissons aujourd'hui. En effet, les toutes premières informations reçues par l'univers à sa naissance, si elles avaient été traitées de façon linéaire par un ordinateur séquentiel, n'auraient pas permis d'explorer en temps utiles les multiples branches d'opportunité nécessaires à ce que soient dégagées les solutions les plus viables à la survie de l'univers sous la forme que nous lui connaissons aujourd'hui, depuis la création des galaxies jusqu'à celle de la vie et de l'intelligence sur notre Terre. L'univers se serait développé de façon linéaire, sans doute très monotone. Il aurait ressemblé à un lac sans vent. Au contraire, la multiplication des calculs en superposition a permis d'explorer toutes les possibilités d'évolution en parallèle. Certes, toutes les hypothèses n'ont pas été matérialisées. Seules certaines ont été retenues. Mais par qui et de quelle façon ? Selon Seth Lloyd, elles l'ont été par l'interaction entre les bits quantiques et les bits matériels résultant des premières opérations logiques de type ET, OU, NON, COPIE réalisées initialement. Cette interaction «matérialisante» résulte du phénomène désormais admis par les physiciens quantiques, dit de la décohérence. En termes plus classiques, on parle de la réduction de la fonction d'onde d'un système quantique suite à la mesure réalisée par un observateur macroscopique. Seth Lloyd nous invite à prendre comme exemple une des toutes premières opérations réalisées par l'univers dès sa naissance (soit approximativement 10-44 secondes en temps de Planck). Il s'agit de la façon dont des instabilités dans la répartition de l'énergie initiale sont apparues à la suite des fluctuations quantiques des niveaux d'énergies. Si l'on considère ces fluctuations comme des opérations informatiques, explorer leurs conséquences aurait pris beaucoup trop de temps à un ordinateur digital, au rythme imposé par l'inflation. L'univers serait resté homogène. Leur exploration en parallèle par un ordinateur quantique a permis de faire apparaître de nombreux types de répartition de la densité énergétique. Un multivers aux innombrables branches a été esquissé. Mais le propre de l'ordinateur quantique est de décohérer des que l'on veut connaître le résultat de ses calculs. En l'espèce, comme il n'y avait pas à l'époque d'observateur macroscopique capable d'interagir avec les calculs de l'ordinateur quantique universel, c'est un simple hasard qui a entraîné le choix d'un embranchement parmi les multiples histoires virtuellement possibles. C'est ce hasard qui a produit les inégalités dans la densité de matière énergie du cosmos initial, détectées par la sonde Wilkinson. De proche en proche, ces premiers choix ont entraîné
des décohérences en chaînes portant sur les innombrables
calculs quantiques que continuait à faire l'ordinateur quantique
universel. L'univers tel que nous le connaissons en a résulté.
Chaque fois qu'un q.bit de l'ordinateur quantique universel proposait
un grand nombre, sinon une infinité de choix, l'interaction avec
la matière déjà créée obligeait l'univers
à choisir une solution et une seule. Mais ceci ne veut pas dire
que l' « histoire » ainsi écrite était obligée
de redevenir linéaire. Les fluctuations propres à la physique
quantique introduisaient en permanence des éléments générateurs
de diversité, dont certaines mutations génétiques
donnent un exemple en biologie. |
Retour au sommaire |
