Comment l’Univers est-il indéterminable ?

Récemment, notre lecteur Adantino a implicitement posé une question très intéressante: Comment un système (l’Univers) fonctionnant sur des mécanismes déterministes peut-il être indéterminable ?


Ce que nous savons de l’Univers, c’est que c’est un enchevêtrement incroyablement compliqué de tout un tas de mécanismes précis dont nous connaissons le résultat individuellement, de manière approximative mais très précise.Autrement dit, nous savons que dans telle situation, telle conjonction de circonstances donnera telle situation comme résultat. Mais nous ne pouvons pas pour autant déterminer l’état suivant de l’Univers, ni même de notre environnement proche.

C’est parce que l’Univers se comporte comme un automate cellulaire dit « de type 4 » comme celui que je vais vous présenter: on l’appelle « la Règle 110« .

Un automate cellulaire c’est un système (un univers) découpé en petits bouts dont chacun réagit à ses voisins immédiats pour passer d’un état fini à un autre. D’après les tenants de la physique discrète, l’Univers où nous vivons est un automate cellulaire de ce genre.

L’automate règle 110 fonctionne de la façon suivante: l’univers est divisé en cellules formant une ligne infinie, et à chaque itération chaque cellule prend la valeur 0 ou 1 suivant qu’elle soit voisine de cellules de valeur 0 ou 1:

Chaque itération est une ligne de plus, du haut vers le bas.

Ce qu’on constate, c’est que même s’il est facile de calculer une nouvelle ligne après l’autre, il est extrêmement difficile d’anticiper son évolution sur le long terme. Certains ont même suggéré d’utiliser cet automate pour générer des nombres pseudo-aléatoires, très utiles pour le crytage de données.

Ce que l’étude de ces automates nous apprend, c’est qu’en connaissant la situation exacte de départ de l’univers étudié et ses règles précises, on peut déduire ses états suivants. Mais ils nous apprennent aussi que si l’on ne connaît pas l’état exact de l’univers tout entier alors l’évolution de l’univers devient progressivement de plus en plus indéterminée, à mesure que les zones méconnues interagissent avec les zones connues. De même qu’on perd toujours un peu de disentropie en agissant, on perd toujours un peu de déterminabilité en essayant de comprendre et d’anticiper le fonctionnement de l’Univers. Ca se voit facilement sur l’automate à règle 110: quand on sait l’état de trois cases, on sait quel va être l’état de la case centrale, mais pas l’état des cases des côtés: avec l’évolution du système on perd la capacité à déterminer les bords, on perd un peu de déterminabilité à chaque étape. Ce « flou » sur les bords du système se propage rapidement dans tout le reste du système entraînant des changements radicaux, on appelle ça souvent « l’effet papillon ».

Le Chaos est tout entier contenu dans ce fait: l’impossibilité de connaître entièrement l’univers dans lequel on vit fait qu’on ne peut pas connaître l’avenir, même en connaissant les règles sur lesquelles cet avenir se construit. Moins on en sait sur l’instant présent, plus cet avenir nous est inaccessible. C’est ainsi que notre univers est indéterminable: ce n’est pas parce qu’il serait basé sur des mécanismes indéterministes, mais bien parce qu’un tel déterminisme nécessiterait de connaître entièrement l’univers… ce qui impliquerait de disposer de plus d’un univers pour y stocker et traiter cette information. L’indéterminisme est donc systématique, invicible comme l’accroissement de l’entropie.

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À propos jesrad
Semi-esclave de la République Soviétique Socialiste Populaire de France.

6 Responses to Comment l’Univers est-il indéterminable ?

  1. h16 says:

    L’hypothèse que l’univers fonctionne sur le principe d’un automate à états finis (d’ailleurs popularisée par Wolfram) reste cependant ça : une hypothèse…

    Accessoirement, certains principes de bases (mécanique quantique notamment) ne sont pas déterministes, pas parce qu’on ne les connaît pas assez, mais par nature.

  2. jesrad says:

    En fait, je ne cherche qu’à démontrer qu’un système de processus déterministes peut être indéterminable. L’hypothèse de la physique discrète me plaît beaucoup, mais si l’Univers est composé de processus indéterministes, c’est toujours un argument de plus 😉

  3. A.B. says:

    Plus impressionant que les automates finis de Wolfram, les bifurcations de la fonction logistique qui donne les magnifiques fractales de Lyapunov.
    http://images.google.com/images?q=lyapunov

  4. rfleblog says:

    tres jolies ces fractales!

  5. Leepose says:

    Je suis en pleine réflexion sur l’univers justement. Mais ca n’est pas encore trés aboutit.

    Je pense notamment qu’on a tort de se figurer l’univers comme quelque chose de stable, ou de vaguement stable. L’univers est plutot en mutation permanente, chaque chose qui y existe n’y existe que de façon trés précaire, comme par une sorte de coincidence…

    D’autre part il n’y a pas d’autre réalité que la réalité physique. Celle de l’univers, de tout ce qui est. De ce point de vue là, je pense meme qu’il n’y a pas de différence fondamentale entre ce que nous qualifions de « vivant » ou de non-vivant.
    Les choses qui existent n’existent que dans la mesure ou elles réagissent a l’environnement, donc a la réalité physique. Elles réagissent a la lumière, au temps, a la chaleur, etc…

    C’est pas trés aboutit mais c’est intéressant…

    🙂

  6. jesrad says:

    Il y a bien une façon de considérer l’existence d’autres réalités, à travers la théorie d’Everett sur les multivers. Qu’en somme, il y aurait une limite à la déterminabilité de l’Univers, exprimée dans des choses comme le principe d’incertitude d’Heisenberg, et que l’Univers « déroulerait » les conséquences de chacune des possiblités laissées par cet incertitude en démultipliant à chaque instant le nombre d’Univers possibles, qui existeraient en parallèle au « nôtre ».

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