La Conscience et la Physique Quantique existe-t

La Conscience et la Physique Quantique
Existe-t-il un Lien ?
Epistémologie
Ronan Sandford
13 avril 2007
Table des matières
1
Introduction
2
2
La Conscience
2.1 Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Edelman : Biologie de la conscience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3
5
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La Physique Quantique
3.1 Qu’est ce que c’est ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Les conséquences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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7
8
4
Une Conscience Quantique ?
4.1 Penrose : les Ombres de l’Esprit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Eccles : Comment la conscience contrôle le cerveau . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Stapp : Dualisme Quantique Interactif : une alternative au matérialisme . . . .
9
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11
12
5
Conclusion
13
1
1
Introduction
La conscience, phénomène difficilement définissable est la base de notre existence. Sans
elle, c’est comme si nous existerions pas. La conscience est nécessaire pour qu’on puisse
apprécier la vie. L’expérience que la conscience nous offre est ce qui forme notre être, c’est
toute notre vie et elle a donc un rôle primordiale dans notre vision du monde. Depuis longtemps, l’humanité a essayé de comprendre ce que la conscience est et comment elle peut être
expliquée. A travers le temps, plusieurs philosophes ont apporté quelques brins de réponses.
En Inde, de nombreux textes ont essayé de comprendre le monde à travers l’étude de cette
conscience en approfondissant sa connaissance de l’intérieur par introspection. En Grêce, des
philosophes, souvent inspiré par l’orient ont plutôt examiné la conscience en rapport avec le
monde extérieur. Ils ont émis plusieurs hypothèses sur la conscience faisant naı̂tre ainsi de nombreuses théories : pan-psychisme, dualisme. . .En fait, toutes les cultures du monde ont essayé
de comprendre la nature même de notre existence, ceci s’est souvent transformé en religion ou
autres dogmes, faute de réponses concrètes.
Aujourd’hui encore, aucune des réponses ne semble complètement satisfaisante. D’abord
est-ce possible de comprendre la conscience ? De nombreuses questions restent sans réponses
depuis la nuit des temps. Comment la conscience est apparue ? Comment influence t elle le
monde si effectivement le libre arbitre existe ? La conscience est le seul processus par lequel
nous observons le monde. Elle échappe à toutes études empiriques. La science a pendant longtemps ignoré les questions que pose la conscience en la reléguant au statut d’épiphénomène,
la considérant sans effet sur le monde. D’autres l’ont considéré en dehors du domaine de la
recherche scientifique car ne pouvant faire l’objet d’une étude scientifique rigoureuse, d’autre
encore lui ont attribué un statut divin et affirmé par cela que la conscience ne peut être compris
par l’esprit humain.
Depuis le siècle dernier, siècle ou la conscience fut le plus oublié par l’idée forte d’un
béhaviorisme pouvant expliqué tout comportement, un nouveau paradigme scientifique a vu
le jour : la physique quantique. Depuis son apparition de nombreux chercheurs et philosophes
se sont penchés sur ses étranges propriétés qui selon de nombreuses personnes pourraient expliquer ou du moins apporter des indices au problème de la conscience. En effet, des propriétés
comme la superposition d’état, l’intrication et la décohérence sont des phénomènes ayant un
pouvoir que la science ne pouvait soupçonner de la Nature. Ici, nous essayerons d’abord de
cerner le domaine de la conscience à travers les nombreuses recherches effectués depuis des
siècles, voir des millénaires. Ceci nous amènera au travail biologique d’Edelman. Ensuite nous
verrons la physique quantique et ses étranges propriétés et ce en quoi cela permettrait de mieux
comprendre la conscience et ses manifestations. Enfin, nous verrons en détails certaines des
explications apporté par certains auteurs notamment le travail de Eccles[1], de Penrose[7] et de
Stapp[8] sur le rôle que la physique quantique pourrait jouer dans l’explication de la conscience
et des mécanismes du cerveau.
2
2
La Conscience
La conscience est un problème en soit : elle est la base de notre vie et ne peut être décrit
de manière objective. En effet, l’expérience consciente ne peut être partagé : Nous ne pouvons
savoir l’effet que cela fait d’être une chauve souris pour reprendre la question de Nagel[5]. Cette
particularité est peut être le principal obstacle à une explication ou du moins une définition de
la conscience. Chaque personne y a son point de vue. Certains auteurs considère la question de
la conscience comme d’aucune utilité : elle n’est qu’un épiphénomène et son apparition peut
être expliqué par l’argument anthropique : “Si la conscience n’existait pas alors nous ne serions
pas là pour pouvoir en avoir conscience. Hors nous en avons conscience donc elle se doit d’être
présente.” Cette argumentation est pour beaucoup non convaincante à ce qu’elle ne tente pas
d’expliquer quoi que ce soit. D’autre au contraire considère que la conscience affecte le monde
et qu’elle est apparue par la loi de l’évolution naturelle car présentant un avantage pour celui
la détenant. Tout au cours de l’histoire, différentes théories souvent contradictoires, ont en effet
vu le jour.
2.1
Historique
Au début, l’humanité considérais toute chose comme ayant une âme. C’est ce qu’on appelle
l’état animiste de l’humanité. C’était l’équivalent d’un pan-psychisme fort, qui donnait vit à tout
objet par le fait des interactions avec celui ci, ainsi si on se cognait le pied sur une pierre, c’était
la pierre la responsable. On retrouve d’ailleurs toujours cela dans notre langage, du moins chez
l’enfant : “la pierre m’a fait mal”. Tout était donc esprit et les questionnements sur la matière
n’était pas encore présent mais l’origine de cet esprit faisait déjà l’état de spéculations diverses.
Ceci évolua vers une métaphysique plus complexe avec un esprit séparé de la matière (inerte ou
pensante).
En Grêce antique, Aristote, physicaliste de premier ordre pensait expliquer la conscience avec
les propriétés physiques de la matière. Il considérait la perception comme un processus semblable à la pose d’une marque dans de la cire chaude. La conscience ou du moins le récepteur
de la perception était une substance (la cire chaude) et le monde une action perceptive sur
notre récepteur : la pose d’une marque. D’autres philosophes grecs considéraient la conscience
comme une propriété de la matière et que tout objet, tout atomes en possédaient, c’est ce que
l’on nomme le pan-psychisme (n’est pas sans rappeler l’idée animiste du monde).
En Inde, de nombreux philosophes dont Vasishta[9], attribuèrent à la conscience, une réalité
unique. Ils considéraient la conscience comme étant une partie d’une conscience universelle
et que cette conscience universelle serait en fait la seule chose ayant une existence réelle :
“. . .l’univers peut être vu à la fois comme réel ou irréel : réel grâce à la réalité de la conscience
qui est sa propre réalité, et irréel car l’univers n’existe pas en tant qu’univers, indépendant de la
3
conscience”1 [9]. Le monde serait alors fabriqué à partir d’une illusion crée par cette conscience
universelle. En accédant à celle-ci (par méditation) on pourrait donc modeler le monde à notre
guise ou du moins voir la vérité (la vrai réalité, celle de la conscience.) Cette vision du monde
implique donc que le monde visible serait en fait une illusion et que seule notre conscience
aurait une existence. On serait comme dans un rêve. Cette explication a le mérite de ne pas poser
le problème du dualisme cartésien mais il semble difficile de pouvoir l’admettre. En effet, elle
nous dit finalement que le monde n’existe pas alors que nous vivons de nombreuses expériences
relative à son existence. C’est une théorie infalsifiable à ce qu’on ne pourra jamais prouvé que
l’on ne rêve pas.
Au 16ème siècle, en Europe, Descartes s’inspirant des textes grecs va développer un dualisme
esprit/corps bien prononcé qui fera à la fois son succès et sa critique. Il considérera d’abord que
pour comprendre le monde il fallait partir de principes primordiaux défini comme certains : il
supprima alors tous les doutes possibles de sa réflexion et alors une seule chose resta : Cogito
ergosum (Je pense donc je suis.) Descartes alors proposa un dualisme entre le monde extérieur
(dont le corps fait partit) et l’esprit (cogito). Le monde matériel est décrit par celui-ci comme
étendu dans l’espace contrairement à la substance de l’esprit. Les interactions entre l’esprit et
le corps se faisait selon lui par l’intermédiaire de la glande pinéale. De nombreux auteurs le critiquèrent ensuite pour cet aspect qu’est le problème du lien entre le monde matériel et le monde
spirituel : Comment la matière influence l’esprit et inversement ? Descartes n’y apporta pas de
réponses satisfaisantes et sa glande pinéale s’avéra plus tard comme n’ayant aucun rapport avec
les expériences conscientes. D’autres auteurs comme Spinoza voyait la conscience et la matière
comme la même chose vu simplement sous un angle différent. Il rejoignait ainsi un peu les
philosophies de l’orient.
Ensuite d’autres auteurs comme Kant montrèrent que le monde extérieur même si existant
réellement n’est jamais directement accessible. Ce faisant, il conclut invraisemblable de pouvoir
définir ce qu’est la conscience et la porta donc hors de portée de la science. Ceci est semble-t-il,
le début d’une époque où les sciences dures commencèrent à ne plus s’occuper de la conscience
et des problèmes spécifiques à l’esprit. La théorie du comportement, le béhaviorisme, fut son
apparition au 19ème siècle et beaucoup crurent avec cela pouvoir expliquer l’esprit par des
réactions automatiques et conditionnés. Ensuite, certains auteurs dont William James[4] et
Husserl[3] essayèrent de remettre la conscience dans le cadre de la science.
William James, psychologiste révolutionnaire se mit à décrire l’expérience intérieur qu’est la
conscience. Il la ramena ainsi dans le domaine de recherche et ne se préoccupa pas de théorie
mais de description car selon lui la science de son temps (celle de Newton) ne pouvait expliquer correctement les actions de l’esprit : “la meilleure façon par laquelle on peut faciliter
leur avènement est de comprendre comment grand est le mystère dans lequel nous nous enli1 . . .the
universe can be said to be both real and unreal : real because of the reality of consciousness which is its
own reality, and unreal because the universe does not exist as universe, independent of consciousness[9].
4
sons. N’oublions jamais que les assomptions de la science naturelle avec lesquelles on a commencé sont provisoire et modifiable”2 [4]. Husserl, quant à lui, proposa au monde scientifique
une méthode d’analyse : la phénoménologie. Il espérait ainsi pouvoir étudier objectivement la
conscience en étudiant les liens entre les descriptions personnelles de la conscience de chacun.
2.2
Edelman : Biologie de la conscience
Ensuite, durant le XXème siècle, la connaissance scientifique sur le corps et plus particulièrement sur le cerveau s’accrut grandement. Les deux guerres apportèrent malgré leur sales
conséquences de nouvelles connaissances. Les processus chimiques et électriques du cerveau
se firent de mieux en mieux comprendre. Il devint possible de suivre les signaux sensoriel
de l’extérieur jusqu’au cerveau lui même. Mais il fallut attendre récemment que ces résultats
servent à des recherches se focalisant sur la conscience. En effet, le béhaviorisme du début
du XXème siècle pensait pouvoir expliquer tout comportement, humain ou animal de façon
mécanique sans faire appel aux évidente manifestations d’une conscience.
Pendant ce même siècle, une invention révolutionnaire fut son apparition : l’ordinateur. Inventé
dans les années quarante, sa puissance de calcul grandit à vitesse vertigineuse depuis lors.
Aujourd’hui la puissance de calcul offerte permet de modéliser les processus complexes des
système biologiques. L’idée de modéliser l’esprit apparut très tôt, à vrai dire en même temps.
Turing, inventeur de la théorie de l’informatique pensait pouvoir modéliser l’esprit avec l’ordinateur : il suffisait du bon algorithme. D’autre pensèrent cela impossible. Peu de temps après,
une approche basé sur une modélisation informatique des réseaux de neurones biologiques fit
sont apparition et de nombreux espoir furent portée sur eux. Edelman, biologiste de formation,
considéra que le cerveau amas de neurones pouvait à lui seul expliquer le phénomène de la
conscience par ses connexions neuronales complexes.
Dans son livre : “Biologie de la conscience”[2], Edelman supporte l’idée selon laquelle la
conscience émergerait de l’interaction complexe se déroulant dans le cerveau (structures ordonnés de neurones en cartes neuronales). Comme pour Changeux ou Crick, notre esprit ne
serait que le résultat des interactions inter-neuronales. Le couple conscience/cerveau formerait
alors le couple processus/machine. Dans son livre Edelman commence par critiquer les anciennes théories qui selon lui s’éloigne trop du cerveau et de la biologie3 . Edelman, considère
inutile de recourir au découvertes des sciences physiques du début du siècle dernier : la physique
quantique. Il reproche même aux auteurs tel Penrose dans [7] de donner à la physique quantique
un rôle imaginaire : “il est clair que la physique tient ici le rôle d’épouvantail de service... en fait
bien que le livre de Penrose contienne un grand nombre d’excellentes descriptions physiques, il
a peu de chose à voir avec le problème de la conscience...”4 . Edelman se base uniquement sur
2 the
best way in which we can facilitate their advent is to understand how great is the darkness in which we
grope, and never forget that the natural-science assumptions with which we started are provisional and revisable
things[4].
3 chapitre 4
4 Biologie de la conscience, page 335
5
les processus biologiques classiques pour expliquer comment la conscience se manifeste dans
l’esprit humain. Il établit ce qu’il nomme les cartes neuronales qui sont en fait des réseaux de
réseaux de neurones qui selon lui expliqueraient la conscience et la pensée complexe humaine.
Ces cartes neuronales s’établiraient durant le développement de l’être pensant par la manière
d’une sélection naturelle : Plusieurs neurones et connexions apparaissent, ceux étant les plus
utilisés survivent, les autres meurent. A l’âge adulte, les connexions sont finalement fixés. Ces
connexions complexes, permettraient l’émergence d’une conscience selon Edelman. Il semble
difficile d’accepter sa conclusion, les connexions neuronales si complexes soient-elles semblent
difficilement pouvoir être la cause de l’expérience consciente. Son livre manque en effet d’explication réelle du phénomène de conscience proprement dite : il n’explique pas en détail le
problème des qualias (il l’appelle l’hypothèse des sensations). Il ne cherche pas en effet à
expliquer l’expérience que nous avons des sensations reçu du monde extérieur. Ils remarque
d’ailleurs la difficulté du problème : “avec la troisième hypothèse [celle des sensations], cependant nous abordons des questions plus subtiles...”5 . Son livre explique seulement le processus
de pensée complexe lié au langage et aux réflexions mathématiques : la raison. Sa théorie biologique a par contre l’intérêt de nous montré la complexité sous-jacente au cerveau. Cela nous
montre une machine ayant des capacité de mémoire et d’associations sans aucun équivalent
dans le monde biologique et technologique.
Edelman continue dans son interprétation classique du fonctionnement du cerveau en postulant qu’un ordinateur pourrait simuler la conscience sur ordinateur. Il a ici une vision opérationaliste :
il considère que si l’ordinateur simule parfaitement le fonctionnement du cerveau, il aura alors
les mêmes propriétés, à savoir la conscience. Par ces idées là, il nie un rôle évolutionniste à la
conscience car n’ayant aucun effet sur le monde. Cela contredit ses dires sur le point de vue biologique de l’évolution : “...la conscience est efficace, c’est à dire qu’elle fait croı̂tre l’adaptation
à certains types d’environnements”6 . Sa théorie biologique nous dit seulement que ce sont les
cartes neuronales et leur fonctionnement (qui selon lui font émerger la conscience) qui apporte
un avantage mais non pas la conscience proprement dite et ses états de pensée. Eccles critique
aussi ce point de vue dans son livre[1] :”. . .les théories matérialistes de l’esprit contredisent
toutes l’évolution biologique. Puisqu’elles affirment (pan-psychisme, épiphénoménalisme et
théorie de l’identité) l’inefficacité causale de la conscience per se...”7
En effet, selon les lois de la physique classique basé sur la théorie de Newton, le monde est
clos causalement. Les lois physiques déterminent complètement l’état future et cela depuis la
création de l’univers. Il est donc impossible pour qu’une conscience est un rôle d’acteur dans
ce monde. Cette conscience ne peut être relégué qu’au statut d’épiphénomène. Cela reste en
effet possible et la théorie d’Edelman pourrait presque en rendre compte (à part le manque
5 Biologie
de la conscience, page 175
230
7 Comment la conscience contrôle le cerveau, page 28
6 page
6
d’explication pour l’hypothèse des sensations) mais il semble pour nous tous que la conscience
est un rôle. Sinon, quel serait notre raison de vivre si nous n’avions aucun pouvoir décisionnel ?
3
La Physique Quantique
La physique quantique nous sauverait-elle de cette conclusion ? Elle est, contrairement à la
physique classique, non déterministe et causalement ouverte. Elle a donc le pouvoir théorique de
remettre le libre arbitre et la conscience dans le domaine de la recherche scientifique. En effet,
la théorie quantique de la matière, né au début du XXème siècle, nous apporte de nouveaux
éléments pour comprendre la conscience. Elle est actuellement la théorie ayant eu le plus de
succès à décrire la réalité et est en même temps la théorie la plus difficile à comprendre. Elle
contient des aspects qui ne correspondent pas à notre vision du monde de tous les jours, du
moins à première vue.
3.1
Qu’est ce que c’est ?
La physique quantique est apparue suite à des incompatibilités constatées entre la physique
Newtonienne et la réalité. En effet, plusieurs phénomènes dont la radiation du corps noir ne
pouvaient être expliqué par les forces continues de la théorie de Newton, cela amenait en effet à
considéré des énergies infinies : inacceptable pour la science. Plank émit alors l’hypothèse que
l’énergie soit émis non pas en continue mais par paquet qu’il nomma quanta : Ainsi naquit la
théorie quantique. Einstein, de même émit l’hypothèse de l’existence de paquet de lumière : les
photons. Ceci s’avéra judicieux et put résoudre les problèmes de la physique classique (Newton). Puis d’année en année la théorie quantique s’affina avec de nouveaux ajout de la part de
Schrödinger (et son équation qui porte son nom), Heseinberg, Dirac. . .
La physique quantique contient des principes étranges. Premièrement, un système quantique contient de l’information que l’on ne peut jamais connaı̂tre par mesure. En effet, un
système quantique peut être dans ce que l’on nomme une superposition d’états. Ainsi par
exemple, un électron laissé à lui même va évoluer dans toutes les directions possible. Il sera
alors dans une superposition de toutes ces positions (les positions possibles définis par la loi
dévolution(équation de Schrödinger)). Par contre lorsque l’on voudra savoir où l’électron se
trouve, son état quantique de superposition se retrouvera dans un état unique (une position bien
défini). Et on l’observera toujours ainsi. Ensuite il évoluera et se retrouvera dans une superposition d’état à nouveau.
Penrose, dans son livre “Les Ombres de l’Esprit”[7], défini cette suite d’évènement par
deux processus : Le premier est le processus d’évolution quantique proprement dite qui suit
l’équation de Schrödinger : c’est une équation linéaire et totalement déterministe. Elle est donc
réversible. Elle explique le comportement des particules laissée à elle seule avec une précision
jamais atteinte jusque là. C’est ce processus qui fait évoluer l’électron cité ci-dessus. On peu
7
avec cette équation prédire avec exactitude le futur du système (comme c’était le cas de la physique Newtonienne). Par contre, le deuxième phénomène, celui de la décohérence est un processus indéterministe et aléatoire. Il se passe lors d’une observation ou lors d’une interaction
forte avec l’environnement (en fait actuellement, personne ne sait réellement pourquoi, quand
et comment se processus se produit). Ce deuxième processus est celui qui fait passé l’électron
cité ci-dessus (dans un état de superposition de positions) à une position bien défini. C’est le
phénomène le plus étrange de la physique qui laisse néanmoins des espoir à une explication du
libre arbitre.
Un autre phénomène lié au processus premier (il est d’ailleurs considéré par Penrose comme
faisant partit du premier), celui de l’intrication est un phénomène qui fait que deux système lié
par leurs naissances (ou tout autre interaction) vont rester liés jusqu’à l’observation. Ainsi par
exemple, imaginons un électron et un positron sortit d’une désintégration d’une autre particule
(un méson). Ils vont selon les lois physiques avoir deux spins (angles de rotation) inverse (lors
de l’observation). Ainsi, si le premier se retrouve tourné vers le haut, l’autre sera tourné vers le
bas. La chose particulière est que lorsque on observera une des particules dans un état, l’autre se
retrouva instantanément dans l’état opposé alors qu’auparavant (avant l’observation), les deux
se trouvait dans une superposition équivalentes (à la fois haut et bas). Ceci fut pour Einstein
une preuve de l’incomplétude de la théorie quantique partagé d’ailleurs par Penrose. Cette intrication est aussi la cause d’un phénomène particulier dans la physique quantique : un système
complexe, contenant d’autres systèmes quantiques, évolue sans qu’aucune de ses parties ne
l’influence et nous ne pouvons prédire le résultat du système en observant indépendemment les
parties qui le composent. Le total est donc plus que la somme des parties.
3.2
Les conséquences
La physique quantique, comme ont la vue est parsemé de mystères. Comment se fait-il que
la Nature stocke de l’information que l’on ne peut accéder et que lorsque on essaie d’y accéder,
on se retrouve avec un état réduit au minimum (perdant ainsi l’information précédente) ? Jamais
nous observerons dans la nature un objet dans une superposition d’état. Ceci fut bien formulé par
Schrödinger avec son fameux chat et son expérience de pensée. Imaginons une boite dans lequel
se trouve une particule radioactive qui rappelons le, a une chance sur deux de se désintégré ou
pas après un laps de temps défini. Dans cette boite se trouve aussi un détecteur Geiger (détecteur
de radioactivité) qui active un marteau prêt a casser une fiole de poison si une détection de
désintégration radioactive se produit. Dedans cette boite, on place un chat. que se passe-t-il
après le temps défini ? Selon la physique quantique, a l’instant défini, la particule radioactive se
retrouve dans un état de superposition (non désintégré/désintégré). Toujours en suivant les lois
quantiques, il s’ensuit que toute particules composant le détecteur Geiger sont aussi dans une
superposition et ainsi de suite jusqu’au chat en passant par la fiole de poison.
Le chat se retrouve donc lui aussi dans un état de superposition quantique mort et vivant (la
fiole étant dans une superposition cassé/non cassé). Mais lorsque nous ouvrons la boite (une
8
observation est faı̂te) : le chat devient mort ou vivant et plus les deux. Et si on remplace le chat
par un homme ? Que pourrait nous raconter l’homme. Vivrait t-il l’expérience d’être à la fois
mort et vivant ? En réalité, ce que l’on remarque est que la conscience n’a pas accès à l’état de
superposition. On observera toujours un objet dans un état déterminé. Peut-être alors comme
la postulé Wigner (repris par Stapp), la conscience serait la cause de la décohérence (passage
d’une superposition d’états à un état bien déterminé) et pour cette raison nous ne pouvons être
conscient d’une superposition car conscience implique décohérence.
La nature est à son plus profond niveau explicable selon les lois physiques. Ces lois physique
expliquent ensuite les lois chimiques, puis biologiques puis mental. . .. La physique quantique
doit donc être la cause de tout phénomènes, mental ou non. Elle doit donc rendre compte des
phénomènes de la conscience si elle veut pouvoir être considéré comme loi universelle. En fait,
nombre de ses caractéristiques et propriétés semble lui donner raison. Elle semble pouvoir en
effet expliquer certains constat des propriétés de la conscience.
La conscience est avant tout une expérience globale. En effet, notre vie consciente malgré son
étendue dans le temps est toujours identifié comme la notre. Malgré que l’on soit enfant pendant
une période de notre vie, puis adulte, on identifie toujours notre passé comme le nôtre et pas
celui d’une autre personne. La conscience a donc une identité lié à son passé. Cette identité est
comparable au phénomène d’intrication de la physique quantique. En effet, les particules intriqué ont la particularité d’être si lié que l’observation de l’une implique celle de l’autre. Cette
implication est instantané et ne tient pas compte des distances ou du temps séparant leur intrication préalable. La conscience serait donc l’intrication d’évènement au départ indépendant. Biologiquement, ceci pourrait s’expliquer par l’intrication de connexions neuronales. La physique
classique a essayé sans réel succès d’expliquer ce phénomène d’identité par les connexions
neuronales simples[2].
Le libre arbitre est un autre constat de notre expérience consciente. Nous avons du moins
l’impression que nous décidons de nos actes. La physique de Newton ne permet pas d’expliquer ce phénomène. La physique quantique au contraire laisse une possibilité : les probabilités quantiques de la décohérence. Malgré que celles-ci soient définies, elles pourraient du
moins expliquer cette apparente liberté d’action. De plus, il reste toujours à déterminer une loi
qui décrirait quand, comment et pourquoi un système passe d’un état de superposition à un
état unique lorsque on l’observe (ou mesure). Ici, peut être, repose un clé pour expliquer la
conscience et son possible action sur le monde.
4
Une Conscience Quantique ?
Certains auteurs dont Penrose, Eccles et Stapp proposent que la conscience puisse être expliqué par les mystérieux effets de la physique quantique. Penrose focalise sur l’aspect de non
9
calculabilité des découvertes mathématiques et de l’apparente étrangeté de la physique quantique et principalement du processus de décohérence. Eccles essaie quant à lui d’expliquer principalement la conscience en tant qu’acteur du monde matériel. Il rejoint ici Descartes dans un
dualisme plus approfondi au niveau physiologique. Il postule avec Popper, l’idée d’un 2ème
Monde (le monde de l’esprit) sujet à des lois différentes. Stapp reprend les idées de Wigner sur
une conscience cause de la décohérence pour expliquer comment cette conscience pourrait agir
sur le monde.
4.1
Penrose : les Ombres de l’Esprit
Penrose, dans son livre “les Ombres de l’Espirt”[7] reprend l’idée principal de son livre
précédent[6] et reprend une nouvelle fois le théorème de Godël qui démontre l’impossibilité
de tout système axiomatique de démontrer les propositions de l’arithmétique ordinaire. Il prend
ce théorème comme preuve que “la compréhension et l’intuition humaines sont irréductibles à
un ensemble de règles”8 . En effet, les mathématiques ont été inventé par l’homme alors qu’une
machine (de Turing) suivant l’argumentation de Godël n’en serait capable. Le livre continue
sur un dialogue imaginaire entre une machine ayant réussi à démontré toutes les propositions
d’un système formelle et son constructeur9 . Le dialogue fini par une contradiction claire du
raisonnement de la machine. Ce raisonnement par l’absurde sert à démontrer encore plus le rôle
de l’argument de Godël dans les sciences de l’esprit.
En effet, par là, Penrose démontre l’impossibilité qu’a toute machine de Turing de pouvoir
avoir des capacité intellectuelles semblable à l’homme. Il s’attaque ici par exemple à l’argumentation de Edelman. Pour Penrose, tant que l’on ne découvrira pas les lois de la physique
caché derrière le processus de décohérence (qui selon lui, comme Einstein d’ailleurs, n’est pas
complet), nous arriverons jamais à comprendre la conscience, la compréhension et l’intuition
humaine en particulier. C’est donc dans la physique quantique qu’il va chercher sa réponse.
En physique, il reste au physiciens de rassembler la théorie de la relativité avec la théorie
quantique pour arriver à ce qu’ils appellent la théorie de la grande unification. C’est actuellement le principal obstacle à la compréhension du monde. Pour Penrose, c’est par là que l’on
trouvera sans doute un nouveau paradigme scientifique qui nous permettra de comprendre l’esprit et la conscience. La théorie de la relativité permettrait peut être d’expliquer le phénomène
de la décohérence.
Avec Hameroff, un biologiste spécialisé dans les molécules chimique qui font perdre la
conscience, il pense avoir trouver dans le cerveau des structures spécifiques, les microtubules
qui pourrait préserver la superposition d’état dans un cerveau en interaction constante10 . En effet, en conservant la superposition, la physique quantique pourrait jouer un rôle important dans
8 Les
Ombres de l’Esprit, page 58
Ombres de l’Esprit, page 169-179
10 Les ombres de l’esprit, pages 346-363
9 Les
10
les synapses. C’est par ce mécanisme que Penrose, imagine un cerveau quantique qui pourrait résoudre des problème qu’une machine de Turing (classique) ne pourrait pas. Il pense par
contre que les lois de la physique quantique actuelles ne sont pas complète et qu’il faudrait une
nouvelle théorie pour pouvoir bien comprendre comment l’esprit humain puisse atteindre les
performances qu’il a.
Par contre, Penrose, comme Edelman, oublie encore une fois comment l’expérience consciente
de nos sensations (les qualias) sont perçu par nous même. Sa théorie quantique ne semble pas
l’expliciter correctement a moins bien sûr que son hypothétique nouvelle théorie puisse l’expliciter aussi. Le lien entre la conscience et la physique quantique se ferait donc au niveau de
cette hypothétique théorie incluant les lois de la physique quantique et celle de la théorie de la
relativité.
4.2
Eccles : Comment la conscience contrôle le cerveau
Dans son livre “Comment la conscience contrôle le cerveau”[1], Eccles nous décrit un cerveau gouverné par une conscience extérieur au monde matériel. Il reprend l’idée de Popper pour
qui le monde serait en fait composé de trois mondes distincts ayant chacun leur propres règles.
Un monde matériel ou se trouvent les objets étudié par la science (le monde 1), un monde mental
ou serait situés la conscience, les réflexions et sensations personnelles (monde 2) et un monde
qui regrouperait tout les pensées humaines commune (comme le contenu des livres et théories)
(monde 3). Eccles s’intéresse uniquement aux monde 1 et 2. Il décrit une théorie dualiste avec
interaction entre le monde 1 et le monde 2. Il rejoint ici la théorie de Descartes mais s’en sépare
quant à l’explication détaillé de l’interaction. Le livre d’Eccles, en plus d’être un exposé de sa
théorie, est aussi un recueil critique des autres théories et théoriciens de la conscience.
Il débute son livre par une critique de la plupart des théories de son temps. Il considère le
dualisme comme la seul explication en accord avec le sens commun. En effet, selon lui, notre
vision du monde est parfaitement dualiste dans le sens ou nous divisons le monde en deux :
nous et le reste. De plus il considère que toutes théories matérialistes (avec pour seule monde
le monde 1) ne peut considéré une évolution biologique de la conscience hors pour lui, ceci est
inacceptable à ce que la conscience ne semble pas s’être manifesté chez les premiers organismes
vivants de la terre. Partant de ce constat, il tente d’expliquer comment le cerveau pourrait servir
d’interface entre ces deux mondes que sont le monde 1 et 2 de Popper.11
Pour Eccles, il est fondamental, que la conscience est un rôle d’acteur et que ce rôle est
favorisé les espèce ayant accès à la conscience. Il explique l’apparition de la conscience au
cours de l’évolution12 par une augmentation progressive de l’interaction entre les mondes dû
à l’aparition de connections interMonde. Celles-ci serait possible grâce à certaines propriétés
physique des systèmes nerveux. Il découvre en effet ce qu’il appelle les dendrons, des faisceaux
11 Comment
12 Comment
la conscience contrôle le cerveau, page 27
la conscience contrôle le cerveau, chapitre 7
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de nombreux neurones du cortex relié par proximité dans les différentes couches du cortex.
Il attribue à ces dendrons un lien avec ce qu’il appelle les psychons : les atomes du monde
2, du monde mental :“le monde mental est intégralement microgranulaire, le terme ’psychon’
désignant les unités mentales, à chaque psychon devrait idéalement correspondre un dendron13 ”
L’interaction se ferait grâce aux propriétés quantiques de l’exocytose (ouverture des vésicules
synaptiques déclenchant l’évacuation des neurotransmetteurs dans la fente synaptique.) De par
leur nature cristalline, les microsites contenant les vésicules synaptiques pourrait conserver leur
décohérence comme les microtubules de Penrose. Le cerveau agirait alors comme une machine
quantique. Selon Eccles, le moyen par lequel la conscience agit est par la modification des
probabilités quantiques de la fonction d’onde par une sélections des états quantique : ”Cet acte
de sélection se rattache au processus de sélection exercé par l’esprit sur les états quantiques
décrit par Wigner(1967). . .Ce mécanisme de sélection augmente efficacement la probabilité
d’exocytose et crée ainsi des EPSP (potentiel d’action) plus élevé sans violer les lois de la
conservations de l’énergie14 ”. Des données empiriques montrent en effet que la probabilité
d’exocytose est changeante et que ceci pourrait être expliqué par la physique quantique.
Eccles assume donc que le monde 2 aurait un lien causale sur le monde 1. Pour expliquer
le sens inverse (expliquant alors les qualia) il reste comme Penrose très discret. Il suppose que
les psychons aurait une conscience de la réussite ou l’échec de leur interactions. Ceci ne résout
finalement pas le problème : Comment les psychons ont conscience ?
4.3
Stapp : Dualisme Quantique Interactif : une alternative au matérialisme
Henry P. Stapp rejoint la théorie de Eccles à ce qu’il est lui aussi dualiste[8]. Il reprend
le travail de Wigner sur le rôle particulier de la décohérence. Il attribue (contrairement à Penrose), à la conscience le rôle de la décision du moment de la décohérence. Nul besoin d’une
nouvelle théorie lié à la gravitation quantique ou autre. Il postule que la conscience serait en
fait constamment en train de questionner le monde et c’est par ce moyen là que la conscience
pourrait influencer le monde.
En effet, la physique quantique ne contient pas encore de loi indiquant le moment, le pourquoi
et le comment de la décohérence. De plus, un résultat d’observation est toujours complètement
lié à l’appareil de mesure et l’environnement dans lequel la mesure est faite. Il reste donc de la
place pour le libre arbitre dans cette théorie. Stapp considère comme, Wigner, que la conscience
met en place l’environnement (la conscience est un appareil de mesure) en questionnant le
monde de manière spécifique. En interrogeant si l’électron a son spin vers le haut ou vers le bas,
la réponse ne pourra être que l’un ou l’autre. Cela ressemble au jeu de question oui/non : par
une suite de questions bien placées, nous pouvons arriver à trouver la réponse cherché.
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Pour que cela marche, c’est à dire pour que la conscience puisse jouer un rôle dans le monde,
Stapp ajoute un ingrédient important : l’effet Zéno quantique. Un effet nommé ainsi pour rappelé le lien avec le paradoxe de Zéno sur les divisions successives des distances. Cet effet
expliquerait la conscience en tant qu’acteur sur le monde par le moyen de questionnement successif. En physique quantique lorsque le système est mesuré (ou questionné), l’état est fixé sur
une valeur définie (choisi probabilistiquement), ensuite il évolue et devient à nouveau dans une
superposition d’état mais si l’observation est répété très rapidement, alors l’état n’a pas le temps
d’évoluer et reste le même. Ainsi, lorsque la conscience arrive à une réponse, elle a juste à garder l’attention sur celle-ci pour que cela ne change pas. Selon Stapp, ceci expliquerait le rôle
de l’attention en tant qu’acte de volonté consciente. Il rejoint ici William James qui considérait
l’attention comme acte de volonté très fortement lié à la conscience.
La théorie de Stapp est intéressante en ce qu’elle considèrent la conscience comme étant
réellement la cause de la décohérence. Il y aurait donc une compétition entre consciences
lorsque l’objectif souhaité entre plusieurs consciences est en contradiction. Par contre, sa théorie
n’explique pas non plus le problème des qualias : la conscience joue uniquement un rôle d’acteur aveugle. Comment la physique quantique peu-elle expliquer la conséquence de l’observation : les sensations ?
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Conclusion
Les quatre théories présentés ont chacune essayé d’apporter des réponses sur le problème
de la conscience. L’histoire nous a montré que de nombreuses théories se sont contredites
au cours de l’histoire sans qu’une seule ne fasse l’unanimité. Aujourd’hui encore, il semble
que de nombreuses théories reprenant des fondements anciens ne s’accordent pas. Edelman
et sa conscience biologique basé sur la physique classique essaie de nous faire croire que la
conscience émergerait des propriétés des réseaux neuronaux en nous enlevant ce qui nous est le
plus chère : notre liberté de décision.
La physique quantique, découverte au début du siècle dernier nous propose contrairement à
la physique classique, un monde non déterministe où le libre arbitre pourrait toujours exister. De
nombreux auteurs pensent que cette nouvelle physique avec ses propriétés tel la superposition
d’états, la décohérence et l’intrication, pourrait nous apporter de nombreuses réponses quant au
fonctionnement de notre esprit.
Penrose, par exemple, nous prouvant l’impossibilité de la théorie de l’IA forte (qui stipule
que l’informatique peut modéliser la conscience avec une machine de Turing) par le théorème
de Godël, nous propose une théorie basé sur une amélioration de la physique quantique qui
pourrait selon lui expliqué le phénomène de la conscience. Il propose un modèle du cerveau
ou les microtubules (des structures présente dans les neurones) pourrait avoir un comportement
quantique.
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Eccles, de même nous propose une explication biologique et quantique du comportement
neuronale. Il nous propose un modèle détaillé des neurones et de leurs connections où la physique quantique jouerait un rôle important. Il propose un modèle dualiste se basant sur deux des
mondes de Popper où l’interaction entre ces deux mondes se ferait à l’aide de ce qu’il nomme
le psychons et dendrons.
Enfin Stapp, considèrent la conscience comme cause de la décohérence, phénomène de la
physique quantique encore incompris qui est la cause de notre vision objective du monde. Il
propose que la conscience agirait sur le monde en le questionnant de manière spécifique. Ceci
rejoint intéressement le travail de William James en psychologie de l’attention.
Ces trois dernières théories ont en commun, l’utilisation de la physique quantique, base de
toute la nature. Elles essaient de lié les propriétés étranges de la physique avec celle non moins
étrange de la conscience. Le lien semble effectivement présent à ce que la physique quantique
nous permet d’avoir un pouvoir causale sur le monde comme le montre Eccles et Stapp. Par
contre, le problème des qualias n’est en aucun cas résolut. Le lien entre la physique quantique
et la conscience ne semble donc pas complet. La physique malgré son âge relativement ancien,
pose toujours des questionnements, et il semble qu’encore aujourd’hui, de nouvelles perspectives peuvent en sortir. Un lien plus complet sera-t-il découvert ?
Références
[1] J.C. Eccles. Comment la conscience contrôle le cerveau. Fayard, 1997.
[2] Gerard M. Edelman. Biologie de la conscience. Odile Jacob, 2000.
[3] Edmond Husserl. La philosophie comme science rigoureuse. Presse Universitaires de
France, 2003.
[4] William James. Psychology : the briefer course. New York : Library of America, 1892.
[5] Thomas Nagel. What is it like to be a bat ? The Philosophical Review, LXXXIII(4) :433–
450, 1974. http://members.aol.com/NeoNoetics/Nagel Bat.html.
[6] R. Penrose. The emperor’s new mind. Oxford University Press, 1989.
[7] R. Penrose. Les Ombres de l’Esprit, à la recherche d’une science de la conscience. InterEditions, 1995.
[8] Henry Stapp. Quantum interactive dualism : An alternative to materialism. Journal of
Consciousness Studies, 12(11) :43–58, 2005. http://www-physics.lbl.gov/∼stapp/
QID.pdf.
[9] Swami Venkatesananda. Vasishta’s Yoga. State University of New York Press, 1993.
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