{"id":151,"date":"2007-03-12T21:34:08","date_gmt":"2007-03-12T20:34:08","guid":{"rendered":"http:\/\/www.francois-roddier.fr\/wordpress\/?p=151"},"modified":"2014-10-30T19:22:46","modified_gmt":"2014-10-30T18:22:46","slug":"19-lauto-organisation-de-lunivers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/?p=151","title":{"rendered":"19 – L\u2019auto-organisation de l\u2019univers"},"content":{"rendered":"

Une propri\u00e9t\u00e9 des \u00eatres vivants est la facult\u00e9 d\u2019auto-organisation<\/a> (a). Un objet apparemment tr\u00e8s simple comme un \u0153uf de poule \u00e9volue de lui-m\u00eame, pour former la structure extr\u00eamement complexe d\u2019un poulet. Les biologistes appellent cela l\u2019ontogen\u00e8se<\/a> (b). C\u2019est le mode de reproduction des \u00eatres vivants. La reproduction se fait sans plan, ni moule, ni recette et sans intervention ext\u00e9rieure. C\u2019est une auto-organisation.<\/p>\n

On a pens\u00e9 longtemps qu\u2019il s\u2019agissait l\u00e0 d\u2019une caract\u00e9ristique unique et myst\u00e9rieuse des \u00eatres vivants. Nous avons vu qu\u2019il n\u2019en est rien. A un niveau beaucoup plus \u00e9l\u00e9mentaire, les cyclones (article 11)<\/a> ou les cellules de B\u00e9nard (article 10)<\/a> s\u2019auto-organisent. Il s\u2019agit donc d\u2019une propri\u00e9t\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale li\u00e9e \u00e0 la dissipation d\u2019\u00e9nergie. En fait, l\u2019Univers tout entier s\u2019auto-organise. L\u2019astrophysicien Erich Jantsch<\/a> (c) a \u00e9t\u00e9 un des premiers \u00e0 le reconna\u00eetre et \u00e0 d\u00e9crire de fa\u00e7on g\u00e9n\u00e9rale l\u2019auto-organisation de l\u2019Univers (1). <\/p>\n

A la suite de Jantsch, je vais tenter de r\u00e9sumer ici l\u2019\u00e9volution de l\u2019Univers en mettant en lumi\u00e8re ce processus g\u00e9n\u00e9ral sous-jacent d\u2019auto-organisation, dont la vie n\u2019est qu\u2019un aboutissement. Pour aider \u00e0 la compr\u00e9hension du processus, le mieux est de proc\u00e9der par analogie. Bien qu\u2019elle soit imparfaite, j\u2019utiliserai l\u2019analogie d\u2019une rivi\u00e8re qui s\u2019\u00e9coule en creusant son lit, parfois souterrain, \u00e0 travers un terrain accident\u00e9. Le flux de la rivi\u00e8re est l\u2019analogue du flux d\u2019\u00e9nergie.<\/p>\n

Toute rivi\u00e8re a une source. La source d\u2019\u00e9nergie de l\u2019Univers est le Big Bang. Cette source est \u00e0 tr\u00e8s haute temp\u00e9rature. Comme une rivi\u00e8re s\u2019\u00e9coule des montagnes vers la mer, l\u2019\u00e9nergie de l\u2019Univers s\u2019\u00e9coule des zones \u00e0 hautes temp\u00e9ratures vers les zones \u00e0 basses temp\u00e9ratures, d\u2019o\u00f9 la production d\u2019entropie. L\u2019\u00e9quivalent de la mer est le rayonnement \u00e0 3\u00b0K du fond diffus cosmologique<\/a> (d).<\/p>\n

En terrain accident\u00e9, une rivi\u00e8re h\u00e9site sur le chemin \u00e0 suivre. On parle alors de bifurcation. Une rivi\u00e8re choisit toujours le chemin qui maximise son flux. Nous avons vu qu\u2019il en est de m\u00eame pour l\u2019\u00e9nergie. Le chemin qui maximise le flux d\u2019\u00e9nergie est d\u00e9termin\u00e9 par ce que les biologistes appellent la s\u00e9lection naturelle. Bien que cela ne soit pas l\u2019usage, on peut parler de s\u00e9lection naturelle chaque fois qu\u2019une branche est choisie lors d\u2019une bifurcation. Je n\u2019ai pas h\u00e9sit\u00e9 \u00e0 le faire \u00e0 propos du passage de la conduction \u00e0 la convection (article 10)<\/a>.<\/p>\n

Une particularit\u00e9 de l\u2019\u00e9nergie est de rester pi\u00e9g\u00e9e dans ce que nous avons appel\u00e9 des puits de potentiel (article 12)<\/a>. Cela arrive parfois \u00e0 l\u2019eau dans des cavit\u00e9s. Pour l\u2019\u00e9nergie c\u2019est g\u00e9n\u00e9ral. S\u2019il y a assez d\u2019\u00e9nergie disponible, mue par celle-ci, la mati\u00e8re va s\u2019auto-organiser pour pomper l\u2019\u00e9nergie hors des puits de potentiel. L\u2019\u00e9quivalent pour l\u2019eau serait le siphon qui permet de franchir la barri\u00e8re d\u2019un puits. On sait que des siphons peuvent naturellement s\u2019amorcer dans les eaux souterraines.<\/p>\n

Cette auto-organisation de la mati\u00e8re est possible parce qu\u2019elle augmente le flux d\u2019\u00e9nergie. Toute tentative au hasard d\u2019auto-organisation est alors favoris\u00e9e par la s\u00e9lection naturelle. Paradoxalement, toute organisation entra\u00eene une diminution d\u2019entropie. C\u2019est ainsi qu\u2019en acc\u00e9l\u00e9rant le flux d\u2019\u00e9nergie, une diminution locale d\u2019entropie acc\u00e9l\u00e8re la production d\u2019entropie de l\u2019univers. C\u2019est le paradoxe de la vie et de l\u2019auto-organisation de l\u2019univers. <\/p>\n

On peut consid\u00e9rer la s\u00e9lection naturelle comme un algorithme d\u2019optimisation. Il maximise la production d\u2019entropie de l\u2019Univers. Les informaticiens s\u2019en sont inspir\u00e9s pour d\u00e9velopper des algorithmes d\u2019optimisation dits g\u00e9n\u00e9tiques<\/a> (e) introduisant des modifications al\u00e9atoires des param\u00e8tres \u00e9quivalentes aux mutations. Ces algorithmes peuvent aider \u00e0 trouver un maximum principal parmi de nombreux maxima secondaires. A cause des puits de potentiel, la production d\u2019entropie est en effet constamment pi\u00e9g\u00e9e dans des maxima secondaires. Pour en sortir, il faut d\u2019abord diminuer l\u2019entropie pour mieux l\u2019augmenter ensuite d\u2019o\u00f9 le ph\u00e9nom\u00e8ne paradoxal d\u2019auto-organisation.<\/p>\n

L\u2019Univers du Big Bang n\u2019est pas homog\u00e8ne, il subit des fluctuations quantiques. En se refroidissant, il se condense sous forme de particules, un peu comme l\u2019air humide se condense en ros\u00e9e. Il y a deux cat\u00e9gories de particules, les fermions<\/a> (f) et les bosons<\/a> (g). L\u2019\u00e9nergie est pi\u00e9g\u00e9e dans les fermions mais ceux-ci \u00e9changent entre eux de l\u2019\u00e9nergie sous forme de bosons. R\u00e9gis par la m\u00e9canique quantique, ces \u00e9changes, sont \u00e0 la fois discrets (discontinus) et al\u00e9atoires, deux propri\u00e9t\u00e9s favorables aux ph\u00e9nom\u00e8nes de bifurcation. A ce stade, les bifurcations se signalent par ce que les physiciens appellent des ruptures de sym\u00e9trie. Un bel exemple en est l\u2019annihilation de la mati\u00e8re et de l\u2019antimati\u00e8re<\/a> (h) en faveur d\u2019un l\u00e9ger exc\u00e8s de mati\u00e8re.<\/p>\n

Nous verrons que ce processus d\u2019\u00e9change d\u2019\u00e9nergie entre entit\u00e9s discr\u00e8tes conduisant \u00e0 des bifurcations est tr\u00e8s g\u00e9n\u00e9ral. C\u2019est le processus m\u00eame d\u2019auto-organisation de l\u2019univers sur lequel je reviendrai en d\u00e9tail. Ce processus entra\u00eene l\u2019extraction de quantas d\u2019\u00e9nergie d\u2019un certain nombre de puits de potentiel suivie de leur redistribution dans d\u2019autres puits de potentiels moins profonds mais toujours plus nombreux. C\u2019est ce qu\u2019on appelle la dissipation de l\u2019\u00e9nergie ou l\u2019augmentation l\u2019entropie de l\u2019univers. Pour aboutir \u00e0 ce r\u00e9sultat, des structures mat\u00e9rielles au d\u00e9part assez simples \u00e9voluent pour former des structures de plus en plus en plus complexes. Jantsch montre qu\u2019il y a \u00e0 la fois micro-\u00e9volution et macro-\u00e9volution.<\/p>\n

La micro-\u00e9volution part de structures mat\u00e9rielles tr\u00e8s petites, les particules \u00e9l\u00e9mentaires, pour former des particules plus grosses et plus complexes. Les quarks<\/a> (i) s\u2019unissent pour former des protons et des neutrons. Les protons et les neutrons s\u2019associent pour former des noyaux d\u2019h\u00e9lium. Les protons et les noyaux d\u2019h\u00e9lium s\u2019entourent d\u2019\u00e9lectrons pour former les premiers atomes d\u2019hydrog\u00e8ne et d\u2019h\u00e9lium. C\u2019est la cascade d\u2019\u00e9nergie vers des structures de plus en plus en plus grandes, d\u00e9crite dans l\u2019article pr\u00e9c\u00e9dent.<\/p>\n

Engendr\u00e9e par les forces de gravitation, une macro-\u00e9volution de l\u2019Univers prend simultan\u00e9ment naissance. C\u2019est la cascade inverse vers des structures de plus en plus petites. La mati\u00e8re se condense \u00e0 grande \u00e9chelle formant des galaxies organis\u00e9es en amas et super-amas. Une premi\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration d\u2019\u00e9toiles appara\u00eet au c\u0153ur desquelles la temp\u00e9rature remonte. Cette remont\u00e9e de temp\u00e9rature est suffisante pour permettre \u00e0 la micro-\u00e9volution de se poursuivre. Les noyaux atomiques fusionnent pour former d\u2019autres atomes plus lourds et plus complexes.<\/p>\n

Bien avant les premiers \u00eatres vivants, les \u00e9toiles naissent, se d\u00e9veloppent (ontogen\u00e8se) et \u00e9voluent en se reproduisant (phylogen\u00e8se<\/a> (j)). En explosant une premi\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration d\u2019\u00e9toile essaime les atomes lourds qui d\u00e8s la deuxi\u00e8me g\u00e9n\u00e9ration vont former la mati\u00e8re circumstellaire. Celle-ci permet \u00e0 nouveau la poursuite de la micro-\u00e9volution. Les atomes vont s\u2019y unir pour former des mol\u00e9cules de plus en plus complexes.<\/p>\n

Plus petite et moins chaude que le Soleil, la Terre est un astre id\u00e9al sur lequel la micro-\u00e9volution va prendre la voie de la chimie organique. Nous avons vu les cycles catalytiques se former puis s\u2019associer pour former des cycles autocatalytiques, puis des hypercycles (article 13)<\/a>. Ceux-ci produisent en cha\u00eene des polypeptides et des polynucl\u00e9otides qui s\u2019associent pour former des g\u00e8nes unis entre eux dans une m\u00eame mol\u00e9cule d\u2019ADN. Les mol\u00e9cules d\u2019ADN s\u2019unissent pour former des chromosomes. Ceux-ci collaborent dans une m\u00eame cellule (article 14)<\/a>. Les cellules s\u2019unissent pour former des organismes multicellulaires (article 15)<\/a>. Petit \u00e0 petit ces organismes s\u2019unissent pour former des soci\u00e9t\u00e9s complexes comme les soci\u00e9t\u00e9s d\u2019insectes ou les soci\u00e9t\u00e9s humaines.<\/p>\n

L\u2019homme envahit la plan\u00e8te, formant des soci\u00e9t\u00e9s de plus en plus \u00e9volu\u00e9es. Au 20\u00e8me si\u00e8cle, trois \u00e9v\u00e9nements marquent un tournant dans l\u2019\u00e9volution des soci\u00e9t\u00e9s humaines. Le premier est une tentative de formation d\u2019une soci\u00e9t\u00e9 humaine unique ou \u201csoci\u00e9t\u00e9 des nations\u201d. Le deuxi\u00e8me est une tentative d\u2019\u00e9chapper aux limites physiques de la plan\u00e8te avec la conqu\u00eate de l\u2019espace interplan\u00e9taire. Le troisi\u00e8me est l\u2019explosion de bombes H, pr\u00e9lude \u00e0 l\u2019utilisation de la fusion nucl\u00e9aire comme source d\u2019\u00e9nergie (projet ITER<\/a> (k)). Avec l\u2019ach\u00e8vement de la fusion nucl\u00e9aire par l\u2019homme, la micro-\u00e9volution rejoint la macro-\u00e9volution.<\/p>\n\n\n\n
\"Jantsch-fig\"<\/a><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n
\nAuto-organisation de l\u2019univers selon Jantsch<\/a> (1)\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/table>\n

(1) Erich Jantsch, The self-organizing universe (Pergamon, 1980). Nous avons reproduit ci-dessus la figure 24 de ce livre (p. 94).<\/p>\n

Liens internets:
\n(a) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Auto-organisation<\/a>
\n(b) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Ontog\u00e9n\u00e8se<\/a>
\n(c) http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Erich_Jantsch<\/a>
\n(d) fr.wikipedia.org\/wiki\/Fond_diffus_cosmologique<\/a>
\n(e) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Algorithme_g\u00e9n\u00e9tique<\/a>
\n(f) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Fermion<\/a>
\n(g) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Boson<\/a>
\n(h) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Antimati\u00e8re<\/a>
\n(i) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Quark<\/a>
\n(j) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Phylog\u00e9n\u00e8se<\/a>
\n(k) http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/International_Thermonuclear_Experimental_Reactor<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Une propri\u00e9t\u00e9 des \u00eatres vivants est la facult\u00e9 d\u2019auto-organisation (a). Un objet apparemment tr\u00e8s simple comme un \u0153uf de poule \u00e9volue de lui-m\u00eame, pour former la structure extr\u00eamement complexe d\u2019un poulet. Les biologistes appellent cela l\u2019ontogen\u00e8se (b). C\u2019est le mode de reproduction des \u00eatres vivants. La reproduction se fait sans plan, ni moule, ni recette … Continuer la lecture de 19 – L\u2019auto-organisation de l\u2019univers<\/span> →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[],"class_list":["post-151","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/151","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=151"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/151\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":153,"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/151\/revisions\/153"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=151"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=151"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=151"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}